Чтобы найти силу давления жидкости на поверхности произвольной формы в общем случае приводится к определению трех составляющих суммарной силы и трех моментов. Как правило рассматриваются цилиндрические или сферические поверхности, у которых вертикальная плоскость симметрии. Тогда сила давления жидкости равна равнодействующей силе, лежащей в плоскости симметрии.
Возьмем цилиндрическую поверхность АВ с образующей, перпендикулярной к плоскости рисунка 1, и определим силу давления жидкости на эту поверхность в двух случаях: 1) жидкость расположена сверху а; 2) жидкость расположена снизу б.
В первом случае выделим объем жидкости, ограниченный рассматриваемой поверхностью АВ, вертикальными поверхностями,. проведенными через границы этого участка, и свободной поверхностью жидкости, т. е. объем ABCD, и рассмотрим условия его равновесия в вертикальном и горизонтальном направлениях. Если жидкость действует на стенку АВ с силой F, то стенка АВ действует на жидкость с силой F, направленной в обратную сторону. На рис1 показана эта сила реакции, разложенная на две составляющие: горизонтальную Fr и вертикальную FB.
Условие равновесия объема ABCD в вертикальном направлении имеет вид где р о— давление на свободной поверхности жидкости; S r— площадь горизонтальной проекции поверхности А В; G — вес выделенного объема жидкости. Условие равновесия того же объема в горизонтальном направлении запишем с учетом того, что силы давления жидкости на поверхности ЕС и AD взаимно уравновешиваются и остается лишь сила давления на площадь BE. т.е. на вертикальную проекцию поверх-т. е. на вертикальную проекцию поверхности AB - SB
Определив вертикальную и горизонтальную составляющие полной силы
давления F, найдем
Когда жидкость расположена снизу (см. рис. б), гидростатическое давление во всех точках поверхности АВ имеет те же значения, что и в первом случае, но направление его будет противоположным, и суммарные силы FВ и F г определятся теми же формулами, но с обратным знаком. При этом под величиной G следует понимать так же, как и в первом случае, вес жидкости в объеме ABCD, хотя этот объем и не заполнен жидкостью. Центр давления на цилиндрической стенке можно найти, если известны силы FВ и Fr и определены центр давления на вертикальной проекции стенки и центр тяжести выделенного объема ABCD. Когда рассматриваемая поверхность является круговой равнодействующая сила пересекает ось поверхности, так как любая элементарная сила давления нормальна к поверхности, т. е. направлена по радиусу. Таким же образом можно рассматривать и сферические поверхности, причем равнодействующая сила в этом случае также проходит через центр поверхности и лежит в вертикальной плоскости симметрии.