hydrostaattiseen

Hydrostaattinen mekaniikka, eli hydrostatikka, on nesteiden tilaan liittyvä fysiikan osa, joka käsittelee nesteiden paineita ja voimia, kun neste on levossa. Keskeisiä ilmiöitä ovat hydrostaattinen paine, paineen jakautuminen kaik suuntiin sekä kappaleiden kokemien voimien suuruus syvyyden ja nesteen tiheyden funktiona.

Hydrostaattinen paine P riippuu syvyydestä: P = P0 + ρ g h, jossa P0 on nesteen pinnan paine, ρ tiheys, g gravitaatiovakio ja h syvyys pinnasta. Paine on isotrooppinen, eli se vaikuttaa samalla tavalla kaikkiin suuntiin. Vapaa pinnan paine P0 voi olla esimerkiksi ilmanpaine tai veden päällä vaikuttava paine riippuen tilanteesta.

Archimedeen periaate määrittelee nousevan voiman upotetulle kappaleelle: kokonaisvoima, jonka neste kohdistaa kappaleeseen, on yhtä suuri kuin syrjäytetyn nesteen paino. Tämä buoyantti voima on suuruudeltaan nesteen tiheyden, gravitaation ja upotetun tilavuuden tulos. Periaate selittää kelluvuuden, upotusten ja nesteessä syntyvät voima-tilanteet.

Sovelluksia on runsaasti: vesivarastojen suunnittelu ja vesihuolto, painejärjestelmien mittaukset kuten manometrit ja barometrit, sekä laivojen, siltojen ja rakennusten paineenkestävyyden arviointi. Hydrostaattinen analyysi muodostaa perustan hydraulisille järjestelmille, joissa nestettä ei tarkoituksellisesti pyritä saamaan virtaamaan suurin piirtein, vaan paine-eroja hyödynnetään.

Historiaan liittyy varhaisvaikutteita Pascalin ja Archimedeen tutkimuksista, joiden kautta käytiin kehittämään nykyinen ymmärrys nesteiden levosta aiheutuvista paineista ja voimista.