Свойства жидкостей и газов. Массовые и поверхностные силы. Закон Паскаля.
Газы и жидкости по своим упругим свойствам существенно отличаются от твердых тел Вследствие отсутствия тангенциальных напряжений жидкости и газы обладают текучестью, т.е. они лишены упругости формы и принимают форму сосуда, в котором они находятся.
В газах и жидкостях внутренние напряжения имеют характер давления: они оказывают давление на стенки содержащих их сосудов. В некоторых исключительных случаях, нормальные напряжения в жидкости могут реализоваться в виде натяжения (отрицательное давление).
Следствием отсутствия в газах напряжений натяжения является их свойство бесконечного расширения: газ всегда занимает весь объем сосуда, каким бы большим он не был. В отличие от газов, жидкости характеризуются собственным объемом, который под воздействием внешних сил меняется незначительно. Благодаря взаимодействию молекул жидкость образует свободную поверхность, капли, которые сохраняются благодаря так называемым силам поверхностного натяжения (капельная жидкость). Это наиболее существенная разница между свойствами жидкостей и газов..
Она называется уравнением состояния, явный вид которой получается в термодинамике и статистической физике. С помощью уравнения состояния можно вычислить коэффициент изотермической сжимаемости жидкости.
В движущейся жидкости дополнительно могут возникнуть внутренние тангенциальные напряжения. Но это обусловлено не деформациями скольжения, относительно которых жидкость не проявляет никаких упругих свойств, а относительным движением частиц жидкости. Эти тангенциальные напряжения фактически имеют характер внутреннего трения и называются вязкими напряжениями..
|
|
|
По аналогии с теоретической механикой в гидравлике все силы, действующие в жидкости, подразделяют на:
- внутренние,
- внешние.
Внутренние силы – это силы взаимодействия между отдельными частицами жидкости.
Внешние силы – это силы, приложенные к частицам рассматриваемого объема жидкости со стороны среды, окружающей этот объем.
Внешние силы подразделяют на две группы:
- массовые,
- поверхностные.
Вследствие текучести (подвижности частиц) на жидкость действуют силы не сосредоточенные, а непрерывно распределенные по ее объему (массе) или поверхности.
Массовые силы в соответствии со вторым законом Ньютона пропорциональны массе жидкости или для однородной жидкости - ее объему.
Здесь следует напомнить, что масса является мерой инертности материального тела, в том числе и жидкости.
Силы инерции, действующие в жидкостях, так же как и для твердых тел, могут проецироваться на оси координат трехмерного пространства.
|
|
|
Поверхностные силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и при равномерном их распределении пропорциональны площади этой поверхности, например, силы гидростатического давления внутри объема жидкости и атмосферного давления на свободной поверхности; силы трения в движущейся жидкости; сила реакции стенки, ограничивающей объем жидкости.
Закон Паскаля. Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается жидкостью во все стороны одинаково.
Данный закон справедлив и в том случае, когда на жидкость действуют объемные силы.
Пусть жидкость находится в сосуде под поршнем
Δpo = F/So,
где So − площадь поршня.
Приложим к поршню дополнительную нормальную силу F. Под действием этой силы жидкость дополнительно сожмется, что приведет к увеличению давления. В состоянии равновесия эта дополнительная сила будет скомпенсирована равным увеличением силы давления на поршень со стороны жидкости.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 317; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!