Методические указания. По своим физическим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газамиПо своим физическим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газами. Жидкость, весьма мало изменяет свой объем при изменении давления или температуры; в этом отношении она сходна с твердым телом. Жидкость обладает текучестью, благодаря чему она не имеет собственной формы и принимает форму того сосуда, в котором находится. В этом отношении жидкость отличается от твердого тела и имеет сходство с газом. Свойства жидкостей и их отличие от твердых тел и газов обусловливаются молекулярным строением. Следует уяснить, каким образом особенности молекулярного строения влияют на физические свойства жидкости. Покоящаяся жидкость подвержена действию двух категорий внешних сил: массовых и поверхностных. Массовые силы пропорциональны массе жидкости или для однородны жидкостей—ее объему. Внешние поверхностные силы непрерывно распределены по граничной поверхности жидкости. Следует знать, какие силы относятся к массовым (объемным) и к поверхностным силам, какие силы называются внешними ивнутренними силами. В покоящейся жидкости может существовать только напряжение сжатия, т.е. давление. Необходимо четко представлять разницу между понятиями среднего гидростатического давления, гидростатического давления в точке, имеющими размерность напряжения. и понятием суммарного гидростатического давления на поверхность, имеющего размерность силы. В гидравлике при изучении законов равновесия и движения широко пользуются различными физическими характеристиками жидкости (например, плотность). Студент должен уметь дать определение основным физическим характеристикам жидкости. Следует знать размерность этих характеристик в единицах СИ и в единицах других систем. Необходимо помнить, что числовые значения физических характеристик зависят от принятой размерности. Следует также рассмотреть основные физические свойства капельных.жидкостей: сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и др. Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоев, вызывающему деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при ее движении возникает сила сопротивления сдвигу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внутреннего трения Т между перемещающимися один относительно другого слоями с площадью соприкосновения S определяется законом Ньютона:
Динамический коэффициент вязкости µ не зависит от давления и от характера движения, а определяется лишь физическими свойствами жидкости и ее температурой. Как видно из (1), сила Т и касательное напряжение τ пропорциональны градиенту скорости u по нормали n к поверхности трения — Учет сил вязкости значительно осложняет изучение законов движения жидкости. С другой стороны, капельные, жидкости незначительно изменяют свой объем при изменении давления и температуры. В целях упрощения постановки задач и их математического решения создана модель идеальной жидкости. Идеальной жидкостью называется воображаемая жидкость, которая характеризуется полным отсутствием вязкости и абсолютной неизменяемостью объема при изменении давления и температуры. Переход от идеальной жидкости к реальной осуществляется введением в. конечные расчетные формулы поправок, учитывающих влияние сил вязкости и полученных главным образом опытным путем. При изучении гидродинамики следует проследить особенности перехода от идеальной жидкости к реальной. В гидравлике жидкость рассматривается как сплошная среда (континуум), т. е. среда, масса которой распределена по объему непрерывно. Это позволяет рассматривать все характеристики жидкости (плотность, вязкость, давление, скорость и др.) как функции координат точки и времени, причем в большинстве случаев эти функции предполагаются непрерывными. Литература: [1, с. 8—15]; [2, с. 9—18]; [3, с. 9—17]; [4. с. 9—14]; [6, с. 4—12]; [8, с. 5,-10];
Вопросы для самопроверки 1. В чем состоит отличие жидкостей от твердых тел и газов? 2. Какова взаимосвязь между плотностью и удельным весом жидкости? Укажите их размерность в единицах СИ и в единицах других систем. 3. Что называется коэффициентом объемного сжатия жидкости? Какова его связь с модулем упругости? 4. Что называется вязкостью жидкости? В чем состоит закон вязкого трения Ньютона? 5. В чем состоит принципиальная разница между силами внутреннего трения в жидкости и силами трения при относительном перемещении твердых тел? 6. Какова связь между динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости? Укажите их размерности в единицах СИ и в единицах других систем измерения. 7. Укажите свойства идеальной жидкости. С какой целью в гидравлике введено понятие об идеальной жидкости? В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать идеальной?
|
или 
(1)
который представляет собой изменение скорости жидкости в направлении нормали за единицу длины нормали. Жидкости, для которых зависимость изменения касательных напряжений от скорости деформации отличается от закона Ньютона (1), называются неньютоновскими или аномальными жидкостями.
