流体静力学是研究静止流体的物理学领域。因为这些流体没有运动，这意味着它们已经达到了稳定的平衡状态，所以流体静力学主要是关于理解这些流体平衡条件。当关注不可压缩流体（如液体）而不是可压缩流体（如大多数气体）时，它有时被称为流体静力学。

静止的流体不会承受任何绝对应力，只会受到周围流体（以及容器中的壁）法向力的影响，即压力。（下面将对此进行详细介绍。）这种形式的流体平衡条件被称为静水压条件。

流体不处于静水状态或静止状态，因此处于某种运动状态，属于流体力学的另一个领域，即流体动力学。

流体静力学的主要概念

剪切应力与正常应力

考虑流体的截面切片。如果它遇到共面应力，或指向平面内某个方向的应力，则称其为绝对应力。液体中的这种绝对应力会引起液体内部的运动。另一方面，法向应力是向横截面积的推力。如果该区域紧靠壁，如烧杯侧面，则液体的横截面积将对壁施加力（垂直于横截面积-因此，与之不共面）。液体对壁面施加力，壁面施加反力，因此存在净力，因此运动没有变化。

法向力的概念在物理学研究的早期可能就很熟悉了，因为它在处理和分析自由体图时表现得非常明显。当某物静止地坐在地面上时，它会以与其重量相等的力向下推动地面。反过来，地面向物体底部施加法向力。它经历法向力，但法向力不会导致任何运动。

如果有人从侧面推物体，就会产生一个纯粹的力，这会导致物体移动太长时间，从而克服摩擦阻力。然而，液体中共面的力不会受到摩擦力的影响，因为液体分子之间没有摩擦力。这就是为什么它是一种流体而不是两种固体的一部分。

但是，你说，这不意味着横截面被推回液体的其余部分吗？这不意味着它会移动吗？

这是一个极好的观点。这条横截面的流体被推回液体的其余部分，但当它这样做时，液体的其余部分会推回。如果流体是不可压缩的，那么这个推力不会移动任何东西。液体会向后推，所有东西都会保持静止。（如果是可压缩的，还有其他考虑，但现在让我们保持简单。）

压力

所有这些微小的液体横截面相互挤压，并挤压容器壁，代表着微小的力，所有这些力产生了流体的另一个重要物理性质：压力。

而不是横截面面积，考虑流体分成小立方体。立方体的每一侧都被周围的液体（或容器表面，如果沿着边缘）推动，所有这些都是对这些侧的法向应力。微小立方体中的不可压缩流体不能压缩（毕竟这就是“不可压缩”的意思），因此这些微小立方体中的压力没有变化。施加在这些微小立方体上的力将是法向力，精确地抵消相邻立方体表面的力。

这种对不同方向力的抵消是与静水压力有关的重要发现之一，被称为帕斯卡定律，是继杰出的法国物理学家和数学家布莱斯·帕斯卡（1623-1662）之后的又一个重要发现。这意味着任何点的压力在所有水平方向上都是相同的，因此两点之间的压力变化将与高度差成比例。

密集

理解流体静力学的另一个关键概念是流体的密度。它进入帕斯卡定律方程，每种流体（以及固体和气体）的密度都可以通过实验确定。这里有一些常见的密度。

密度是单位体积的质量。现在想想各种各样的液体，都被分解成我前面提到的小立方体。如果每个小立方体的大小相同，那么密度的差异意味着具有不同密度的小立方体将具有不同的质量。高密度的小立方体比低密度的小立方体含有更多的“物质”。高密度立方体将比低密度立方体重，因此与低密度立方体相比会下沉。

因此，如果将两种流体（甚至非流体）混合在一起，密度较高的部分会下沉，密度较低的部分会上升。这在浮力原理中也很明显，它解释了液体的位移如何产生向上的力，如果你还记得阿基米德的话。如果你注意两种流体在混合过程中的混合，比如当你混合油和水时，会有大量的流体运动，这将被流体动力学所涵盖。

但一旦流体达到平衡，就会有不同密度的流体沉淀成层，密度最高的流体形成底层，直到到达顶层密度最低的流体。这方面的一个例子显示在本页的图表上，其中不同类型的流体根据其相对密度划分为分层层。