הידרוסטטיקה הוא ענף בפיזיקה שבוחן תופעות בזורמים (זורמים = נוזלים וגזים) שנמצאים במצב מנוחה. זהו תת‑תחום של מכניקת הזורמים. תחום יישומי קשור אליו הוא הידראוליקה, העוסק בשימוש בכוחות נוזלים.
לחץ הידרוסטטי הוא הלחץ שנוצר על ידי זורם במנוחה תחת שדה הכבידה. הלחץ הזה איזוטרופי, כלומר הוא זהה בכל הכיוונים בנקודה אחת בתוך הזורם. גם במחשבים גיאומכניים משתמשים בלחץ הידרוסטטי, למשל כשמחושבת יציבות יסודות מול מי תהום.
לחץ מוגדר ככוח לכל יחידת שטח. בלחץ הידרוסטטי הכוח מגיע ממשקל עמודת הזורם שמעל לנקודה. בניתוח אינפיניטסימלי זה מוביל לנוסחה אינטגרלית שמבטאת את הלחץ כפונקציה של הצפיפות וגודל הכבידה. המשוואה הכללית היא גרדיאנט הלחץ שווה למינוס הצפיפות כפול שדה הכבידה (∇P = -ρ g). משוואה זו משקפת את האיזון בין כוח הכבידה לשינויים בלחץ, והיא נגזרת מהחוק הראשון של ניוטון לגבי שיווי משקל.
כאשר הזורם נחשב בלתי־דחיס (כמו מים בקירוב) והצפיפות קבועה, אפשר לקבל קירוב פשוט: הלחץ גדל פרופורציונית לעומק. זהו חוק פסקל בשדה כבידה: הלחץ בעומק שווה ללחץ פני השטח ועוד ρ g h, כאשר h הוא העומק.
לצולל חשוב לדעת שהלחץ גדל עם העומק. בערך כל 10 מטרים של ירידה במים מגדילים את הלחץ בסביבה של אטמוספירה אחת. לכן בעומק של כ‑30 מטר יהיה הצולל תחת כ־4 אטמוספירות.
עבור גז מקורב לדחיס, כמו האוויר בטמפרטורה קבועה, הלחץ משתנה באופן אקספוננציאלי עם הגובה לפי נוסחה אדריכלית שמערבת מסות מולקולריות וטמפרטורה. באוויר מורכבים הגזים ולכן לפעמים מחשבים לחצים חלקיים לכל מרכיב.
חוק הציפה של ארכימדס נובע מהפרשי הלחצים על חלקים שונים של גוף בתוך זורם. הפרש זה יוצר כוח שמרים את הגוף במעלה. גודלו שווה למשקל הנוזל שהגוף דחף החוצה, כלומר למשקל הזורם בנפח השקוע של הגוף.
הידרוסטטיקה חוקרת נוזלים וגזים כשהם במנוחה. נוזלים וגזים הם יחד זורמים.
לחץ הידרוסטטי הוא הכוח שהזורם מפעיל על שטח. הכוח נובע ממשקל המים או האוויר שמעל.
במים, כשהם לא נשברים ומרחק קטן יחסית לכדור הארץ, הלחץ גדל ככל שיורדים לעומק. כל 10 מטרים במים מוסיפים בערך את אותו לחץ כמו לחץ האוויר סביבנו.
צולל בעומק גדול מרגיש יותר לחץ. בעומק של שלושים מטרים לחץ הסביבה הוא בערך פי ארבעה מהלחץ על פני הים.
כוח הציפה הוא הכוח שמרים גוף בתוך מים. כוח זה שווה למשקל המים שהגוף דחף הצידה. זו הסיבה שצעצועים צפים במים.
תגובות גולשים