Понятие жидкости. Капельные и газообразные жидкости.



Определение науки «гидравлика». Жидкость.

Гидравлика – прикладная наука, которая изучает законы равновесия и движения жидкостей и применение этих законов к решению инженерных задач. В соответствии с этим гидравлику разделяют на гидростатику, изучающую вопросы, относящиеся к покою жидкости, и гидродинамику, в которой исследуются законы движения жидкости.

 

В гидравлике при решении различных практических задач широко используются те или иные допущения и предположения, упрощающие рассматриваемый вопрос. Поэтому гидравлические решения часто носят приближенный характер, основываются на результатах экспериментов, и получаемые в ходе решения формулы являются эмпирическими или полуэмпирическими.

 

При решении задач стремятся к оценке только главных характеристик изучаемого явления и часто оперируют теми или иными осредненными величинами, которые дают достаточную для технических приложений характеристику рассматриваемых явлений. В гидравлике сложные задачи решаются приближенно при помощи простых методов (экспериментальных, аналитических и численных).

 

Предметом изучения в гидравлике является жидкость. Жидкостью называют физическое тело, обладающее весьма большой подвижностью частиц, текучестью. Различают два вида жидкостей: капельные и газы. Капельные жидкости оказывают большое сопротивление изменению объема и трудно поддаются сжатию. Газы легко меняют объем при изменении давления и температуры, и имеют значительно меньшую плотность, чем капельные жидкости.

 

Рассматривать жидкие тела, как совокупность отдельных молекул практически невозможно. Поэтому при изучении жидкостей и газов вводится допущение (гипотеза), что эти тела состоят из большого числа частиц и заполняют пространство непрерывно, т.е. характеризуются определенными значениями параметров (плотностью, температурой и т.д.) в любой точке пространства, заполненного жидкостью. При таком рассмотрении жидкость называют сплошной средой или континуумом. Эта гипотеза позволяет упростить как исходную математическую модель (позволяет использовать дифференциальные законы сохранения), описывающую изучаемое гидравлическое явление, так и процесс решение задачи.

 

В гидравлике различают жидкости реальные и идеальные. К идеальным относятся жидкости абсолютно не меняющие объем (несжимаемые), невязкие. Реальной жидкостью считается жидкость вязкая сжимаемая или несжимаемая. В основном в гидравлике рассматриваются вязкие несжимаемые жидкости.

Основные разделы гидравлики

По своей структуре науку гидравлику можно разделить два основных раздела - гидростатику и гидродинамику.
Гидростатика изучает явления, имеющие место в равновесных (неподвижных) жидкостях.
Гидродинамика рассматривает закономерности и зависимости между физическими свойствами подвижной жидкости – потока.

Как отдельный раздел гидравлики иногда выделяют гидрокинематику (по аналогии с разделом механики – кинематикой).
Гидрокинематика изучает явления, имеющие место в подвижной жидкости без учета силовых факторов, т. е. рассматривает лишь кинематические зависимости перемещения потока в пространстве во времени.

Гидравлика– это техническая наука изучающая законы, которым подчиняются жидкости в состоянии покоя или движения, а также способы приложения этих законов к решению практических, инертных задач.

Гидроста́тика — раздел физики сплошных сред, изучающий равновесие жидкостей, в частности, в поле тяжести.

Прежде всего, полезно сравнить гидростатику с теорией упругости, изучающей равновесие твёрдых тел. В отличие от твёрдого тела, жидкость не «держит» сдвиговые напряжения. Именно поэтому в жидкости не может существовать анизотропии напряжений, а значит вместо многокомпонентного тензора, напряжения в жидкости описываются единственной величиной — давлением. Отсюда вытекает закон Паскаля: давление, оказываемое на жидкость, передаётся жидкостью одинаково во всех направлениях.

Основной закон гидростатики для толщи жидкости — зависимость давления от глубины, который для несжимаемой жидкости в однородном поле тяжести имеет вид P = ρ g h {\displaystyle P=\rho gh} . Из этого закона следует равенство уровней в сообщающихся сосудах, закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила F = ρ g V {\displaystyle F=\rho gV} , где ρ {\displaystyle \rho } — плотность жидкости, а V {\displaystyle V} — объём тела, погруженного в жидкость.

Наглядно представить себе закон Архимеда можно следующим образом. Замена тела помещенного в жидкость на саму эту жидкость ничего не изменит для окружающей тело жидкости. При этом жидкость-заменитель будет невесомой, поскольку она идентична остальной жидкости и иной вес означал бы движение вверх или вниз и возможность получения энергии из ничего. А поскольку жидкость-заменитель «на воздухе» весила бы как раз столько, сколько положено по закону Архимеда, ρ g V {\displaystyle \rho gV} , то именно этот вес тело, погружённое в жидкость, теряет.

Форма свободной поверхности жидкости определяется комбинацией внешних сил (прежде всего, сил тяготения) и сил поверхностного натяжения. Для больших масс жидкости преобладают силы тяготения и свободная поверхность принимает форму эквипотенциальной поверхности, а при размерах порядка или меньше сантиметра (для пресной воды) определяющими являются капиллярные силы.

Гидродина́мика — раздел физики сплошных сред, изучающий движение идеальных и реальных жидкостей и газа. Как и в других разделах физики сплошных сред, прежде всего осуществляется переход от реальной среды, состоящей из большого числа отдельных атомов или молекул, к абстрактной сплошной среде, для которой и записываются уравнения движения.

Понятие жидкости. Капельные и газообразные жидкости.

Жидкость– физическое тело, обладающее свойством текучести, в силу чего жидкость не имеет собственной формы и принимает форму сосуда, в который её помещают. Жидкость делят на два вида: капельные и газообразные. Капельные жидкости характеризуются большим сопротивлением сжатию (почти несжимаемы) и малым сопротивлением растягивающим и касательным усилиям. Газы способны к весьма значительному уменьшению своего объёма под действием давления и к неограниченному расширению при отсутствии давления. В отличие от газов (сжимаемые жидкости) капельные жидкости образуют свободную поверхность. Несмотря на различия, законы движения капельных жидкостей и газов при определённых условиях можно считать одинаковыми, например в случае, когда сжимаемостью газов можно пренебречь


Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 3504; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!