Hydrostatik

Hydrostatik bezeichnet den Teil der Hydrodynamik, der sich mit Flüssigkeiten im Gleichgewicht beschäftigt. In ruhenden Flüssigkeiten wirken Druckkräfte in alle Richtungen gleich und die Druckverteilung hängt vor allem von der Tiefe und der Dichte der Flüssigkeit ab.

Zentrales Prinzip ist das Pascalsche Prinzip: Veränderungen des Drucks, die in einem ruhenden Fluid auftreten, werden unverändert auf alle Bereiche des Fluids und an die Wände übertragen. Der statische Druck nimmt mit der Tiefe zu. Für eine Flüssigkeit mit gleichmäßiger Dichte gilt p = p0 + ρ g h, wobei p0 der Oberflächendruck an der Oberfläche, ρ die Dichte, g die Erdbeschleunigung und h die Tauchtiefe ist. In praktischen Anwendungen wird ρ oft als konstant angenommen (etwa bei Wasser).

Druck ist isotrop; innerhalb eines ruhenden Fluids wirken Kräfte senkrecht zur Oberflächen gegenüber der Gravitationskraft, wodurch sich ein hydrostatisches Druckfeld ergibt. Das hydrostatische Prinzip erklärt auch Auftriebskräfte (Archimedes’ Prinzip), die entstehen, wenn Körper in Flüssigkeiten eingetaucht sind.

Anwendungen der Hydrostatik umfassen Manometer und andere Druckmessgeräte, hydraulische Systeme und Presse, Tiefenmessung in Ozeanen oder Bohrlöchern, Kühl- und Wasserheizungsinstallationen, Schiffbau und Geotechnik. In der Praxis gelten Abweichungen bei Gasen, die kompressibel sind und deren Dichte mit der Höhe variiert; hier ist das Druckprofil komplexer.

Grenzen: Hydrostatik behandelt Flüssigkeiten im Gleichgewicht; Strömung, Turbulenz und zeitliche Änderungen erfordern die Hydrodynamik.