Властивості рідини і газу

метки: Паскаль, Можна, Тільки, Хвиль, Рівняння, Більше, Середовище, Залежить

2. Гідростатика. Рівновага рідин і газів

3. Гравітаційне моделювання

Висновки

Література

Вступ

Ще в 19 столітті два фізичних підходи — макроскопічний (термодинамічний) і мікроскопічний (молекулярно-кінетичний) — доповнили один одного. Ідея про те, що речовина складається з молекул, а ті, у свою чергу, з атомів знайшла переконливе підтвердження.

Опираясь на кинетическую теорию, легко увидеть силу газа, достичь благородной силы тех, кто приходит к осаждению молекул атомов с целью силы самой речи, но на самом деле не все так просто. Основоположники теории далеки от того, чтобы лишить власть газа, например, сделать его более эффективным для газа, но для таких характеристик газа, как эффективность теплопроводности, необходима вязкость диффузии. Для конденсированной каши — твердого тила, редина и сжатых газов результаты будут медленнее, но те, кто не несет ответственности за изменение молекул, не только при попадании. При этом мы говорим о тех, кто, все физические проявления микроскопа могут быть объяснены и объяснены на основе кинетико-молекулярных качеств, не вырос.

Дискретна (не суцільна) будова речовини була виявлена лише наприкінці XIX століття, а досвіди, що доводять існування молекул, проведені в 1908 році французьким фізиком Жаном Батистом Перреном. Возникновение дискретной структуры Будова и слова позволило существенно сузить границы непротиворечивости механики культурных центров. Вона працює только в тихих випадках, если систему можно разделить на мелкие обсяги, в шкуре яка еще предстоит доделать большое количество деталей, но это вроде бы подтверждается статистическими закономерностями. Некоторые элементы промежуточной стадии подавляются термодинамической стадией, а мощность описывается небольшим количеством макроскопических параметров. Изменение такой небольшой ответственности будет происходить как можно чаще, чтобы она была термодинамически сбалансированной.

Когда умы побеждают, гипотеза о сущности медиума верна, это основа механики медиума. Суцільним середовищем уважається не тільки тверде тіло, рідина або газ, але й плазма (навіть сильно виряджена), така, як зоряний вітер. Количество пакетов в элементе такого среднего класса невелико, чуть меньше большого радиуса мощности, с зарядом микроскопических параметров, от элемента к элементу безупречно.

Як полностью разрушается в пустоте пятнышка со времен Исаака Ньютона. Набагато складніше описати її рух у повітрі, воді або іншому середовищі. То же самое от цими питания має справа, что является распределением физики, науки гидроаэромеханики.

Реферат идеальный и реальный газ

... отклонений свойств реальных газов от свойств идеального газа оказываются взаимное притяжение молекул и наличие у ... реальных газов. Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул и из потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия. Потенциальная энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Наличие сил ...

Ціль роботи

1. Гідроаеромеханіка

Незважаючи на те, що газ і рідина — різні фазові стани речовини, гідроаеромеханіка (механіка текучих речовин), у вивченні цих фаз речовини, не розділяє їх, а вивчає їхні механічні властивості, взаємодію цих властивостей між собою й із твердими тілами, що граничать із ними. Гідроаеромеханіка складається з декількох розділів:

1. рух зі швидкістю, багато меншої швидкості звуку, вивчає гідродинаміка.

2. Как только звук звука более или менее такой же, это звук звука, но он подобен звуку газовой динамики.

3. вивчення руху тіл і літальних апаратів в атмосфері ставитися до розділу аеромеханіки.

Об’єднуючі всі розділи гідроаеромеханіки мети – поліпшити форму літальних апаратів, автомобілів; домогтися найбільшої ефективності пристроїв, що використовують рідину або газ (двигунів реактивних літаків або палива у двигунах внутрішнього згоряння); оптимізувати виробничі процеси, пов’язані з використанням рідини або газу (аерозольне нанесення покриттів, створення оптичних волокон, т.д.).

Гидроаэромеханика основана на эмпирических законах физики, а также на математической гигродинамике, но это не просто твердо установленные законы физики, на них стоит положиться. Законы гидроаэромеханики кажутся тривиальными не только в технике и промышленности: зловоние также помогает предсказывать и объяснять многие естественные проявления, связанные с динамическими способностями вождения в нетрезвом виде. Гідроаеромеханіка працює фактично у всіх галузях діяльності людини.

Закони механіки суцільного середовища.

Механіка суцільного середовища ґрунтується на трьох головних законах:

1. Збереження маси (збереження імпульсу)

2. Збереження енергії

3. Другий закон Ньютона (зміна кількості руху пропорційно прикладеній рушійній силі й відбувається по напрямку тієї прямої, по якій ця сила діє).

Але, на відміну від механіки матеріальної крапки, у законі збереження енергії враховується крім потенційної й кінетичної ще й внутрішня енергія, а в законі зміни імпульсу крім «звичайних» об’ємних сил — ваги, електромагнітних і інерційних — на речовину діють додатково й поверхневі сили (поверхневі напруги).

В случае гидравлического машиностроения с поверхностным натяжением стык — нормальное давление.

Отбор газа ридин будет происходить за хаотической блокадой молекул и привязан к одним и тем же параметрам, например, температуре Т и степени п-ривнянням. Для ідеального газу таким рівнянням стану є рівняння Клапейрона — Менделєєва:

Р = рRT

M

де R — газова постійна, М — молярна маса.

Для рідини, з огляду на її малу стискальність, замість цього співвідношення звичайно використовується умова нестисливості, що істотно спрощує рівняння аеромеханіки:

p = const.

Внутрішня енергія u також визначається рівнянням стану. У невеликому діапазоні температур можна вважати, що внутрішня енергія 1 моля речовини лінійно залежить від температури:

U = c _v T

Де c _v – молярна теплоємність речовини при постійному обсязі.

Закон збереження імпульсу.

Основные законы развития технических систем

... его силой животных, ветряные мельницы следует причислить к машинам ». Чуть позже некоторые законы развития техники были описаны К. Марксом и Ф. Энгельсом. К. Маркс описал эти ... естественно, связан с формулированием и обоснованием гипотез о законах строения и развития техники. Сегодня нет пока достаточно обоснованных общепризнанных отдельных законов техники и нет еще даже в гипотезах полной ...

Із законів Ньютона можна показати, що при русі в порожньому просторі імпульс зберігається в часі, а при наявності взаємодії швидкість його зміни визначається сумою прикладених сил. В классической механике есть закон сохранения импульса как наследство законов Ньютона. Однак, цей закон збереження вірний і у випадках, коли Ньютоновская механіка незастосовна (релятивістська фізика, квантова механіка).

Як відзначалося, він може бути отриманий як наслідок інтуїтивно-вірного твердження про те, що властивості нашого миру не зміняться, якщо всі його об’єкти (або початок відліку!) перемістити на деякий вектор L. За целый час экспериментальных фактов о несоблюдении закона сохранения импульса нет.

Закон збереження моменту імпульсу.

Якщо поняття імпульсу в класичній механіці характеризує поступальний рух тіл, момент імпульсу вводиться для характеристики обертання і є наслідком твердження про те, що властивості навколишнього світу не змінюються при поворотах (або повороті системи відліку) у просторі.

У випадку нерівності нулю моменту сили спостерігається досить «незвичайне» з погляду «здорового глузду» поводження швидко обертових тіл (їхній момент імпульсу спрямований по осі обертання) з поміщеної на вістря віссю обертання. Такі тіла під дією зовнішніх сил (наприклад, сили ваги) замість того, щоб переміщатися убік дії сили, починають повільно обертатися навколо вістря в перпендикулярній прикладеній силі площини. Незважаючи на те, що подібне поводження є безпосереднім наслідком законів Ньютона (або ще більш загальних законів збереження й симетрії), цей ефект часто не тільки викликає подив в осіб, мало знайомих з точними науками, але й дає їм привід міркувати про «помилковість сучасного природознавства взагалі й класичної фізики зокрема. Заснований на принципі «…якщо я не розумію теорії або спостережуваний ефект, те тим гірше для них…», на жаль дотепер усе ще популярний, хоча вже протягом декількох сторіч природознавство, що розвивається, демонструє його досить низьку евристичну ефективність.

Закон збереження енергії.

Спочатку в механіку були уведені кінетична енергія (обумовлена рухом тіла) і потенційна (обумовленими взаємодіями між тілами й залежна від їхнього розташування в просторі).

В частности, математический прорыв в области потенциальной энергии основан на взаимодействии между различными объектами. У більшості механічних систем механічна енергія (сума кінетичної і потенційної) зберігається в часі (наприклад у випадку м’яча, що пружно вдаряється об підлогу).

Однак нерідкі й такі системи, у яких механічна енергія змінюється (найчастіше убуває).

Для опису цього були уведені дисипативні сили (наприклад сили грузлого й сухого тертя й ін.).

Згодом з’ясувалося, що дисипативні сили описують не зникнення або виникнення механічної енергії, а переходи її в інші форми (теплову, електромагнітну, енергію зв’язку й т.д.).

Історія розвитку природознавства знає кілька прикладів того, як гадане порушення закону збереження енергії стимулювало пошук раніше невідомих каналів її перетворення, що в результаті приводило до відкриття її нових форм (так, наприклад, «безповоротна» втрата енергії в деяких реакціях за участю елементарних часток послужила вказівкою на існування ще однієї невідомої раніше елементарної частки, що згодом одержала назву нейтрино).

Законы тождества и достаточного основания

... быть объективно истинным, логически обоснованным, иначе будут нарушены другие законы логики, в том числе закон достаточного основания. Закон тождества имеет силу только в мыслительном процессе, на материальные отношения предметного мира он не ...

Закон сохранения энергии имеет большое практическое значение, хотя он просто охватывает ряд возможных каналов эволюционной системы без подробного анализа. Так на підставі цього закону виявляється можливим апріорно відкинути будь-який досить проект досить економічно привабливого вічного двигуна першого роду (пристрою, здатного робити роботу, що перевершує необхідні для його функціонування витрати енергії).

В основі закону збереження енергії лежить однорідність часу, тобто рівнозначність всіх моментів часу, що полягає в тім, що заміна моменту часу t ₁ моментом часу t₂ без зміни значень координат і швидкостей тіл не змінює механічних властивостей системи. Поводження системи, починаючи з моменту t₂ , буде таким же, яким воно було б, починаючи з моменту t₁ .

Закон збереження енергії має загальний характер. Він застосовний до усім без винятку процесам, що відбуваються в природі. Повна кількість енергії в ізольованій системі тіл і полів завжди залишається постійним; енергія лише може переходити з однієї форми в іншу. Цей факт є проявом не знищення матерії і її рухи.

Причиною зміни швидкості тіла завжди є його взаємодія з іншими тілами. В случае взаимодействия ожидается, что два человека изменят скорость, чтобы она увеличилась. Відношення прискорень двох тіл однаково при будь-яких взаємодіях. Сила тела, от которой заложено во взаимосвязи с другими телами, называется инертнистью. Кількісною мірою інертності є маса тіла. Видношення массы взаимодействующих ТЛ для перевозки вращающихся видосенню модулей ускоряется. Другой закон Ньютона установит связь между кинематической характеристикой таракана — ускорением, и динамическими характеристиками взаимодействия — силами. , або, у більше точному виді, , тобто швидкість зміни імпульсу матеріальної крапки дорівнює діючої на нього силі. За час действия при некоторой децильной силе он просто рухнул от ускорения, но с векторным мешком — ускорился, как это было бы, когда кожа была пронизана силой окремо. Действие силы, приложенной к зерну, сохраняется по правилу дополнительных векторов. Це положення називають принципом незалежності дії сил. Центр масс — это такая крупинка твердого тела или система твердых тел, которая, таким образом, схлопывается сама по себе, как материальная крупинка мазоя, равная сумме массы всей системы в целом, на пути к ней. Результат — сила, прямо на землю. . Проінтегрував це вираження можна одержати вираження для координат центра мас. Центр автомобиля — это крупинка дополнительной силы всех сил автомобиля, которая может воздействовать на части всего тела в открытом космосе. Как только линия мала с размером Земли, центр масс становится центром страны. Сумма момента всех сил элементарного vagi, будь то ось, пройти через центр vagi, к нулю.

Энергетический потенциал характеризуется взаимно модулирующей кинетической силой — он вот-вот рухнет. І та, і інша виникають у результаті взаємодії тел. Якщо кілька тіл взаємодію між собою тільки силами тяжіння й силами пружності, і ніякі зовнішні сили на них не діють (або ж їх рівнодіюча дорівнює нулю), те при будь-яких взаємодіях тіл робота сил пружності або сил тяжіння дорівнює зміні потенційної енергії, узятої із протилежним знаком. У той же час, по теоремі про кінетичну енергію (зміна кінетичної енергії тіла дорівнює роботі зовнішніх сил) робота тих же сил дорівнює зміні кінетичної енергії.

Тиск в рідинах і газах

... що відбудеться, якщо на поверхню рідини діє додатковий тиск, наприклад атмосферний? А що буде, якщо густина рідини чи газу не постійна? Стисливість газів велика, і тому їх густина може ... + Р1. Якщо, наприклад, автомобільний манометр показує 220 кПа, то дійсне значення тиску в шині дорівнює 220 кПа + 100 кПа = 320 кПа, або приблизно 3,2 атм (2,2 ...

.

Із цієї рівності треба, що сума кінетичної й потенційної енергій тіл, що становлять замкнуту систему й взаємодіючих між собою силами тяжіння й пружності, залишається постійної. Сумма потенциала кинетической энергии называется общей механической энергией. Механическая энергия замкнутой системы тил, связанных между собой силами тяжелой упругости, становится невидимой. Робот придает дороге сильную эластичность, с одной стороны, увеличение кинетической энергии и, с другой стороны, уменьшение потенциала, так что робот, с другой стороны, трансформируется из одного типа в другой.

Рівновага рідин і газів

Гидростатика — это простейшее распространение гидроаэротехники, поэтому ситуация ясна, неважно, выходной день или снижена скорость. Гидростатика позволяет понять силу такой важной гидродинамической величины, как тиски. Крепление к опоре крепкое, хватка хриплая и речь, что с меньшей вероятностью будет выглядеть как гидростатическая. Тиск твердого тіла визначається його вагою, тиск рідини – її глибиною. Сила тиску р на дно посудини не залежить від його форми, а визначається тільки рівнем налитої в посудину рідини відповідно до гідростатичної формули:

p = р _о + рgh

де р – щільність рідини, g – прискорення вільного падіння, h – глибина занурення, р _о – атмосферний тиск.

Сипучі тіла, подібно рідині й газу, можуть натискати на бічну поверхню, але для такого тиску не виконується закон Паскаля, що затверджує, що тиск у будь-якому місці спочиваючої рідини іл газу в усіх напрямках однаково, причому тиск однаково передається по всім обсязі рідини або газу. У законі Паскаля вага рідини або газу не враховується.

До основних законів гідростатики, крім закону Паскаля й гідростатичної формули, можна віднести закон Архімеда: на занурене в рідину або газ тіло діє сила, що виштовхує, рівна по величині ваги витиснутої рідини (або газу), спрямована проти сили тяжіння й прикладена до центра ваги витиснутого обсягу.

Как только вы зарылись посередине, вас заменит такая леска, тогда вы увидите поле ровноваги — на поверхности тила, хватание ридини заставит захват лески в середина поверхности.

Рух рідин і газів.

Рух идин и гасів, как и во всех інши отделіві, взгліві в механіці, можно охарактеризовать еще раз, действуя с вероятностью виміру дожини, сейчас и по силе. Таким образом, диаметр парашюта можно измерить в метрах, час можно сократить, скажем, на 100 метров — в секундах, а одно преимущество — в Ньютонах. Точно так само вхідний перетин насоса можна вимірювати у квадратних метрах, об’ємна витрата середовища – у кубічних метрах у секунду, а потужність – у ньютон-метрах (джоулях) у секунду. Існує багато способів виміру таких характеристик плину з використанням різних – механічних і електричних – еквівалентів лінійки, годин і пружинних ваг. Наприклад, швидкість рідин і газів можна оцінювати по числу обертів в одиницю часу проградуїрованої крильчатки (гідрометрична вертушка й анемометр) або по зміні електроспротиву дроту, що нагрівається минаючим струмом, (дротовий термоанемометр); тиск можна визначати по викликуваному їм відхиленню вигнутої трубки або мембрани (манометр Бурдона й барометр-анероїд) або по струму, генеруємому пьезокристалом.

Основи техніки безпеки на виробництві

... при роботі з органами керування. Вимоги безпеки містяться в технічній документації з монтажу, експлуатації, ремонту, транспортування та зберігання виробничого обладнання. Загальні вимоги до виробничих процесів усунення безпосереднього контакту працівників ... і рідин; посудини, які працюють під тиском води з температурою вище 115°С або іншої рідини з температурою, що перевищує температуру кипіння ...

Прогнозування характеристик плину.

Якби такие виміри руху родин и газ булы для индивидуальных занятий гидроаэромеханикой, цель дисциплины — достижение университетского профиля. Что еще более важно, более важно более точно предсказать характеристики Плина, когда умы опаздывают. Очевидно, що недостатньо вміти просто виміряти пропускну здатність побудованого водозливу, — потрібно спочатку надійно спроектувати водозлив, розрахований на максимально можливий потік; точно так само виміряти лагом швидкість судна в плаванні простіше, ніж заздалегідь указати потужність двигунів, які будуть потрібні новому судну для підтримки заданої крейсерської швидкості; надрукувати в газеті швидкість вітру й атмосферний тиск, обмірювані вчора, набагато легше, ніж пророчити погодні умови на завтрашній день. Короче, чем кажется, широко распространенным аргументом гидроаэромеханики является установление spivvidnoshen среди различных характеристик плинтуса, что позволяет получить более значительную кожу от них, поскольку только с учетом других характеристик, которые должны быть сохранены.

Рівняння нерозривності.

Я хочу, чтобы гидроаэродинамика была основана на трех хороших моментах в механике: защитных законах маси, импульсе энергии и формулировании этих законов в глазах других. Например, согласно закону безопасности, масса говорит, что масса системы должна стать неактуальной. Для ребенка, плывущего по трубке, закон побеждает по форме, вызванный отсутствием зрения. Ривняння неразумности — это изменение между швом ног, большим витратом средних линий и отличием между бренчанием. Це рівняння виражає один з основних законів гідроаеромеханіки, відповідно до якого об’ємна витрата у всякій трубці струму, обмеженої сусідніми лініями струму, повинен бути в будь-який момент часу однаковий у всіх її поперечних перерізах. Оскільки об’ємна витрата Q дорівнює добутку швидкості поточного середовища V на площу A поперечного перерізу трубки струму, рівняння нерозривності має такий вигляд:

Q = V ₁ A₁ = V₂ A₂

або ж vS = const ( v – швидкість рідини, S – площа перетину труби, по якій тече рідина. Зміст — скільки води вливається — стільки й повинне вилитися, якщо умови плину незмінні).

Том там, де перетин велик и линией зоба разр джені, виновата свидание, но оно маленькое и навпаки. (Всі три частини цієї подвійної рівності повинні виражатися в одній і тій же системі одиниць. Так, якщо величина Q виражена в м ³ /з, те швидкість V повинна виражатися в м/с, а площа A – у м² .)

Рівняння Бернуллі.

Одна из важнейших фигур в гидромеханике была создана в 1738 году швейцарским учеником Данилом Бернулли. Йому вперше вдалося описати рух нестисливої ідеальної рідини (сили тертя між елементами ідеальної рідини, а також між ідеальною рідиною й стінками посудини відсутні).

Природоохоронні технології на ВАТ «Житомирський комбінат ...

... порід й ґрунту, виверження вулканів, пожеж у лісах, степах і торфовищах, випаровування з поверхні морів та океанів, а також аеропланктоном, бактеріями, спорами рослин, цвільовими та ... 14], атмосфера -- одна з найважливіших складових частин біосфери. Вона надійно захищає живі організми від космічного й ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на ...

Рівняння Бернуллі має вигляд:

р + рv ² + pgh = const.

2

де р – тиск рідини, р – її щільність, V – швидкість руху, g – прискорення вільного падіння, h – висота, на якій перебуває елемент рідини.

Відповідно до рівняння Бернуллі, у випадку сталого плину, для якого не мають істотного значення всі інші характеристики поточного середовища, крім щільності (питомої ваги), повний напір однаковий у всіх поперечних перерізах трубки струму. Когда трубка манометра присоединяется к отверстию в трубке, линия в этой трубке регулируется по высоте, равной гидростатическому напору. Как только трубка манометра настроена на регулирование расхода, линия в манометре устанавливается на ту же высоту, что и напор. Труба, которая может быть открыта сразу с головного конца манометра, называется приямочной трубой и обозначается прижимной пластиной на основе измеренного напора. Трубки Пито входят в комплект вимірювального монтажа всего лития, а также широко застаиваются для плиты вимівидкости в трубопроводах, воздушных и гидродинамических трубах.

Якщо швидкість плину дорівнює нулю (тобто середовище не рухається), то рівняння Бернуллі зводиться до простого рівняння гідростатики.

Фактически, вплоть до всего уровня увеличение высоты в неудобном центре линии, то есть в газе, увеличивает уровень гидростатического давления. Для этого хватание тусклого пятна унылого возраста представляет собой ямочку точки на поверхности, помноженную на резкое виляние хвоста ридини. На основе характеристик рассчитывается сцепление лески на стенках резервуаров, а также анализ плавучести и остойчивости морских и речных судов.

У тих випадках, коли швидкість плину відмінна від нуля, рівняння Бернуллі разом з рівняннями нерозривності й закону збереження кількості руху дозволяє вирішувати практично важливі завдання — про витрату середовища, що тече через вимірювальні діафрагми, поверх вимірювальних і водоскидних водозливів і під затвори шлюзових галерей; про траєкторію струменя рідини; про форму, швидкість і силу хвиль, що діють на судна й хвилеломи. Хоча в таких завданнях звичайно розглядається біг води під атмосферним шаром повітря, аналогічні процеси гравітаційного характеру мають місце у випадку плину більше холодної (і, отже, більше щільної) води під більше теплої, як і інших рідин і газів різної щільності. В такой степени вода течет в реки аналогичных линий океана и вітри, отражения всех гравитационных явлений подчиняются одним и тем же законам гидроаэромеханики.

3. Гравітаційне моделювання

Число Фруда

Если я хочу, чтобы многие здания этого типа сканировались с разумной точностью, потому что они полны складных зданий, это не вопрос аналитического решения. На фоне некоторых из этих построек можно с помощью модели узнать историю теории подобия. Вплив сили ваги на картину потоку характеризується безрозмірною величиною (критерієм подоби), складеної з якоїсь характерної швидкості V, характерної довжини L, різниці питомих ваг верхніх і нижньої поточних середовищ і щільності однієї з них:

Ця величина називається числом Фруда. Очевидно, що у випадку бігу води під атмосферним повітрям ми маємо просто . Подоба буде забезпечено тільки в тому випадку, якщо число Фруда для моделі дорівнює числу Фруда для реального об’єкта (тобто, наприклад, швидкість моделі судна повинна бути зменшена пропорційно квадратному кореню зі зменшення розміру).

Фильтрующая центрифуга

... швидкості останнього. За ступенем герметизації, вибухозахищенності і залежно від дотримання спеціальних вимог розрізняють такі виконання центрифуг: ... Якщо ж суспензія подається відцентровим насосом, змінюються безперервно як перепад тиску, так і швидкість фільтрування. З підвищенням температури швидкість ... При фільтруванні суспензій відокремлювані від рідини тверді частинки найчастіше утворюють на ...

Такого роду експериментальні дослідження зменшених моделей — звичайна практика при проектуванні судів і річкових гідротехнічних споруджень; більше того, у цей час методи моделювання поширюються на аналогічні гравітаційні завдання метеорології й океанографії.

Как следствие дифференциации идеального возраста, Леонард Эйлер подумал, что они должны пытаться ходить как по поверхности, так и по ней, следовательно, одинаково, по неряшливым гребням, перпендикулярно самой поверхности. Таке припущення дозволило описати рух рідини аналітично. Однак іноді теорія ідеальної рідини Ейлера перестає працювати.

Истинное происхождение следует видеть из идеальных тем, пока внутри есть что-то липкое. Два одинаковых элемента ридини, схлопывающихся в одну прямую, пиво с вкуснейшими продуктами, льющиеся один на один. Сила взаимодействия возрастает, поскольку стихия схлопывается, возраст более робкий. Ньютон припустив, що величина цієї сили (сила внутрішнього тертя) пропорційна різниці швидкостей елементів рідини. Закон Ньютона для тяжелой терки гласит, что сила внутренней терки F пропорциональна изменению ширины линии v на прямой линии, перпендикулярной валику, и устанавливается в области S линии. Коефіцієнт пропорційності в ньому називається коефіцієнтом динамічної в’язкості ( n ).

F = n ^dv S

^dy

Ридини, в некоторых внутренних решетках, с определенным рангом лежат в форме изменения качества, они называются Ридини линейной вязкости, или ньютоновскими Ридини.

Величину коефіцієнта динамічної в’язкості Ньютон визначив за допомогою досвіду: пересуваючи по поверхні рідини плоску пластину з різною швидкістю, він помітив, що для підтримки певної швидкості потрібна сила, що при невеликій глибині рідини виявилася прямо пропорційна площі S і швидкості пластини v і обернено пропорційна глибині рідини h.

F = n v S

h

Не имеет большого значения для тех, у кого по мере увеличения размера лески не уменьшается сила сильного трения пластины, окончательная формула точно описывает взаимодействие между одними и теми же элементами линии. Благодаря большему разнообразию качества, большему количеству с большей эффективностью, от которого зловоние один на один, он шипит, когда дело доходит до гальванизации большего количества элементов, и является более мощным. У результаті відносний рух у рідині припиняється.

В более строгой формулировке родословной, обилие тяжелой терки в виде короткой руки рідини называется навье-Стокса. Прекрасный возраст и газовая жесткость и по праву близость не только к твердой поверхности порошка, но и довольно близко к крапинкам кожи.

Вязкость газопровода чрезвычайно высока только при исключительно низкой текучести, поэтому гидродинамика Эйлера является частной границей более крупной гидродинамики Стокса. При низкой производительности, это соответствует закону Ньютона о тяжелой решетке, прочность опоры пропорциональна производительности. При более высоких характеристиках, если вязкость перестает играть роль, она была основана на пропорциональном квадрату производительности.

Поверхневий натяг

... і якщо рухливу бік відпустити, то плівка скоротиться. Плівка, яка утворювалася на рамці, є тонкий шар рідини і має дві вільні поверхні. Поверхностное натяг вимірюється силою, з якою поверхневий ... причому, чим менший за нього радіус, то більшим виявляється надлишкове тиск всередині міхура. Вільна поверхню рідини прагне скоротитися. Це можна поспостерігати на разі, коли рідина має ...

Цей критерій називається числом Рейнольдса й має вигляд.

число Рейнольдса — безрозмірна величина, що характеризує відносну роль сил в’язкості.

Воно грає таку ж роль у моделюванні впливу в’язкості, що й число Фруда при моделюванні гравітаційних ефектів, а тому є основою досвідів, проведених в аеродинамічних трубах з моделями літаків, і градуїровок витратомірів для рідин різної в’язкості — загалом, при дослідженні всіх видів плинів по трубах і з обтіканням тіл у всіх випадках, коли домінує вплив в’язкості. Якщо рівність чисел Фруда для моделі й натурного об’єкта вимагало зменшення швидкості моделі у зв’язку з її зменшеними розмірами, то рівність чисел Рейнольдса, навпаки, вимагає, щоб швидкість моделі збільшувалася зі зменшенням її розмірів. Тому, щоб не потрібно було надмірно підвищувати швидкість в експериментах зі зменшеними моделями, часто застосовують текучі середовища з меншою в’язкістю або більшою щільністю; так, в аеродинамічних трубах нерідко підвищують тиск до декількох атмосфер, що дозволяє знизити швидкість за рахунок підвищення щільності.

Турбулентний плин у трубах.

Плин грузлої рідини уздовж границі може виявитися нестійким стосовно малих збурювань, якщо число Рейнольдса перевищить деяке значення. Так, наприклад, плин у трубі постійного діаметра стійко до всіх збурювань, якщо число Рейнольдса менше приблизно 2000, і тоді формула Пуазейля дає співвідношення між перепадом тиску й швидкістю незалежно від щільності. Але коли число Рейнольдса перевищує зазначене критичне значення, будь-яке локальне збурювання викликає коливання швидкості або утворення завихрень, які швидко поширюються по всім потоці, створюючи безладний вторинний рух, називаний турбулентним плином. Через незліченні вихри турбулентний плин характеризується значно більшою витратою енергії (більше високими втратами тиску), чим стійке, або ламінарне, плин, і формула Пуазейля в цьому випадку заміняється формулою

де коефіцієнт f залежить від числа Рейнольдса й відносної шорсткості поверхні труби. У випадку гладкої труби, наприклад, f = 0,316/Re ^1/4 , тоді як при аналогічних умовах формула Пуазейля дає f = 64/Re. Чим більше шорсткість поверхні, тим, мабуть, більше величина f ; якщо шорсткість труби досить велика, то при більших числах Рейнольдса коефіцієнт f перестає залежати від грузлого зрушення й повністю визначається нерівностями стінок, що викликають завихрення.

4. Гідравлічний удар

З погляду гідроаеромеханіки рідини й гази дуже схожі між собою. Однак, щільність рідини в багато разів більше щільності газу. Тому гребні гвинти морських і річкових судів порівняно менше пропелерів літаків — важка рідина «працює» ефективніше, ніж легке повітря. По тій же причині рідина може виявитися небезпечніше й привести до аварії.

При раптовому перекриванні води, тиск у трубі зростає на величину pva, де р — щільність рідини або газу, v — швидкість плину й а — швидкість звуку. Швидкість звуку в трубі з водою дорівнює 1400 м/с, тому саме з такою швидкістю буде поширюватися підвищений тиск по трубопроводу. Якщо десь виявитися неміцна ділянка труби, вона буде прорваний. Газ, у порівнянні з рідиною, має набагато меншу щільність, та й швидкість звуку в ньому в кілька разів менше, тому газ, що навіть перебуває під більшим тиском, не може створити удар, подібний гідравлічному.

Гідравлічний удар може бути спрямований і у зворотну (від заслінки) сторону. Це відбудеться, якщо різко перекрити воду, потік якої досить протяжний. Рідина, рухаючись за інерцією, відірветься від заслінки, а простір між заслінкою й рідиною заповнитися водяною парою під дуже низьким тиском (те саме що вакуум).

В остаточному підсумку, потік рідини під дією зовнішнього тиску загальмується, зупиниться й з наростаючою швидкістю рушить у протилежному напрямку.

Гідравлічний удар може також зіграти корисну роль. Якщо ушкодження вже є, відшукати його розташування допоможе невеликий гідравлічний удар. Він створить хвилю, що біжить по трубопроводу, що, відбившись від місця ушкодження, повернеться через якийсь час. По цьому часі легко визначити відстань до ушкодженої ділянки.

У випадку плину зазначеного виду по довгій трубі вплив стінок на характер плину поширюється й на центральну частину труби. У випадку ж обтікання тіла середовищем дія, що сповільнює, грузлого зрушення уздовж поверхні тіла (на якій швидкість дорівнює нулю) звичайно поширюється в навколишнє середовище лише на порівняно невелику відстань. Відносна товщина цього т.зв. прикордонного шару залежить від числа Рейнольдса, складеного з відносної швидкості, щільності й в’язкості текучого середовища й відстані від розглянутої крапки до передньої крайки тіла. При малих значеннях Re прикордонний шар буде ламінарним, але плин стає нестійким стосовно малих збурювань, коли Re наближається до 410 ⁶ , а після цього розвивається турбулентність. Грузле зрушення уздовж граничної поверхні тепер аналогічний перепаду тиску уздовж труби й точно так само залежить від числа Рейнольдса. Повна сила опору плину F_D , створювана ділянкою поверхні довжиною L і шириною B, дається вираженням

де C _f – коефіцієнт опору, що залежить від Re = VL/ і від шорсткості поверхні. Для гладкої поверхні C_f = 1,33/Re^1/2 , якщо прикордонний шар ламінарний, і C_f = 0,074/Re^1/5 , якщо прикордонний шар повністю турбулентний. Це співвідношення грає дуже важливу роль у розрахунках опору крила й фюзеляжу літака, а також корпуса річкового або морського судна. Теорія прикордонного шару розроблена Л.Прандтлем (1875-1953).

Поряд з поверхневим опором, що виникає в прикордонному шарі, у цьому шарі спостерігається ще одне важливе явище — відрив плину від стінки при різкій зміні її геометрії. Грузле текуче середовище при більших числах Рейнольдса не треба точно за зламом стінки й не замикаються без збурювань навіть за добре закругленим тілом, наприклад сферичного. Для запобігання відриву потоку задньої частини тіла надають обтічну форму й точно так само згладжують (профілюють) трубу змінного діаметра (сопло Лаваля).

Явище відриву пов’язане з високими градієнтами тиску й швидкості плину в прикордонному шарі, і така тенденція помітно слабшає, якщо відводити текуче середовище із прикордонного шару. Тому, зокрема, передбачають прорізи на крилах і фюзеляжі літака для зливу прикордонного шару.

Відрив потоку, загалом кажучи, небажаний, оскільки він звичайно виникає в крапках максимальної швидкості й, отже, мінімального тиску, після чого цей низький тиск домінує у всій зоні відриву нижче за течією. У результаті плин впливає на поверхню тіла (стінку) з деякою силою, що додається до поверхневого опору (створюючи «опір форми», обумовлене підвищеним тиском попереду обтічного тіла й зниженим – позаду), а енергія плину «непродуктивно» витрачається на інтенсивну турбулентність, що виникає в нестійкій зоні відриву. Для занурених у потік тіл сполучення поверхневого опору й опору форми дає повну силу опору руху, що залежить, таким чином, від форми тіла й від числа Рейнольдса, а саме, якщо позначити площа поперечного перерізу тіла через A:

Для сфери при малих числах Рейнольдса (менш 1) формула Стокса приймає вид C _D = 24/Re; при Re  10⁵ прикордонний шар є ламінарним і C_D = 0,5; при Re  10⁶ прикордонний шар стає турбулентним і C_D = 0,2. Для парашута опір повинне бути максимальним і C_D = 1,3, тоді як для високошвидкісного літака коефіцієнт C_D може становити лише 0,05.

У випадку подовжених тіл, скажемо циліндричних, закономірності опору середовища виявляються приблизно такими ж, як і для сфер, але, крім того, відбуваються поперечні коливання зони відриву плину. Оскільки при цьому зона зниженого тиску виявляється те з однієї, то з іншої сторони від напрямку руху (вихрова доріжка фон Кишені), на тіло діє не тільки поздовжня сила лобового опору, але й змінна поперечна сила. Цим пояснюються вібрація перископів високошвидкісних підводних човнів і гудіння проводів при сильному вітрі. Частота такої вібрації теж залежить від числа Рейнольдса; наприклад, для циліндра при Re = 10 ⁵ і ламінарному прикордонному шарі період коливань t визначається рівністю Vt/D = 5; коли ж прикордонний шар стає турбулентним, цей чисельний множник зменшується у два рази.

Плоска поверхня.

Подібну поперечної сили відрив потоку викликає у випадку плоскої поверхні, нахиленої, подібно повітряному змієві, щодо напрямку плину, але в цьому випадку бічна сила не міняє періодично свого напрямку. На тонку пластину, що перебуває в потоці під кутом атаки до нього, також діє помітна сила опору, обумовлена зниженням тиску в зоні відриву, але цю силу можна істотно зменшити (при одночасному збільшенні поперечної сили), якщо додати пластині стовщений профіль, закруглений попереду й злегка скривлений («увігнуто-опуклий»).

Таке тіло, називане аеродинамічною поверхнею або попросту крилом, створює піднімальну силу, за рахунок якої літають літаки (теорія крила розроблена росіянами вченими Н.Е.Жуковським (1847-1921) і С.А.Чаплигіним (1869-1942)), а у вигляді підводного крила використовується на швидкісних річкових і морських суднах. Мистецтво проектування таких профілів досягло настільки високого рівня, що легко забезпечуються піднімальні сили, в 30 і більше раз перевищуючий лобовий опір

Сила, що діє на крило (або кермо) у потоці, дається вираженням:

де s – розмах (довжина), а c – хорда (ширина) крила. При більших числах Рейнольдса величина C _L залежить практично тільки від форми й кута нахилу профілю; прийнятною величиною для крила можна вважати C_L = 0,5 .

Поверхні іншої форми.

Поверхні, що створюють піднімальну силу, використовуються в конструкціях крил літаків і інших швидкісних судів; на основі тих же принципів проектують лопати повітряних і гребних гвинтів, лопатки й лопати робочих коліс турбін, насосів, компресорів, гідродинамічних передач. У випробуваннях пристроїв і машин такого роду визначають коефіцієнти тяги, усмоктування, потужності (гребного гвинта), напору й подачі, аналогічні коефіцієнтам піднімальної сили й лобового опору для аеродинамічної поверхні. Усякий такий коефіцієнт залежить від форми поверхні й від числа Рейнольдса, при якому вона повинна працювати, і оцінка цих коефіцієнтів за даними модельних експериментів виробляється на основі тих же самих законів подоби. Важливе значення має та обставина, що робочі характеристики будь-якої моделі можна, виходити з міркувань зручності, вивчати як у воді, так і в повітрі незалежно від призначення проектованого пристрою за умови, що відтворюється число Рейнольдса й інші визначальні критерії.

5. Стискальність

Хоча стискальність (або її зворотна величина – пружність) є властивістю, що, строго говорячи, виводить нас за рамки гідроаеромеханіки, її, принаймні при спрощеній постановці завдання, доводиться враховувати по міркуваннях двоякого роду. По-перше, реальні рідини й гази являють собою пружні середовища, і звукові хвилі поширюються в них зі швидкістю, що обчислюється по однієї й тій же формулі. Якщо швидкість звуку позначити через із, а модуль пружності – через E, то формула запишеться у вигляді

(Швидкість звуку з у повітрі становить 335, а у воді – близько 1430 м/с.) Якщо плин у трубопроводі різко перекрити краном або засувкою, то збурювання від зупинки плину буде поширюватися нагору по трубопроводу зі швидкістю звуку, причому зменшення швидкості середовища за такою хвилею збурювання буде супроводжуватися помітним підвищенням тиску. У випадку рідини підвищення тиску при раптовому перекритті трубопроводу може бути дуже більшим, і піки тиску при взаємодії прямої й зворотної хвиль являють собою небезпечний ефект, називана гідравлічним ударом. Явище поширення звуку у воді, як і в повітрі, має й свої корисні сторони — на цьому заснована гідролокація й апаратура для виявлення підводних човнів

По-друге, стискальність доводиться враховувати й з тієї причини, що саме цією властивістю визначається можливість аналізу рідини й газу на основі тих самих принципів. Критерієм при цьому служить відношення швидкості плину до швидкості пружної хвилі, тобто до швидкості звуку в даному середовищі:

Цей критерій називається числом Маха. (Відзначимо, що число Маха аналогічно числу Фруда, тому що останнє є відношення швидкості плину до швидкості гравітаційної хвилі.) Доти поки величина М мала (0,5), вплив стискальності незначно. Коли ж число Маху наближається до одиниці, картина плину істотно змінюється у зв’язку зі звуковими ефектами. Наприклад, коефіцієнт лобового опору снаряда зі сферичною головною частиною залежить тільки від числа Рейнольдса, поки число Маха не перевищить 0,5; після цього він поступово зростає й приблизно подвоюється, коли число Маху стає більше одиниці, внаслідок утворення звукових хвиль (стрибків ущільнення) у зоні стиску безпосередньо перед снарядом. Подібно тому як носової частини швидкохідних судів надають загострену форму для зменшення носової хвилі й, отже, хвильового опору, загострюють високошвидкісні снаряди й носові частини й передні крайки крил літаків, щоб зменшити втрати в перегонах ущільнення, а тим самим зменшити опір, зв’язаний зі звуковими ефектами. Про більші енергетичні втрати, обумовлених утворенням звукових хвиль, можна судити по тім шумі, що створюють повітряні гвинти літаків, і по пронизливому звуці, яким супроводжується політ снарядів і ракет.

Висновки

Тісна аналогія між процесами утворення хвиль «маховського» і «фрудовського» типів дає можливість дослідникам, що працюють в обох цих напрямках, збирати коштовні плоди, вирощені на загальному ґрунті гідроаеромеханіки. Так, аналіз картини звукових хвиль, застосований до картини гравітаційних хвиль у каналах, дозволив істотно вдосконалити планування таких каналів. І навпаки, дослідження високошвидкісних моделей у надзвукових аеродинамічних трубах звичайно доповнюються дослідженнями в досвідчених басейнах і гідродинамічних лотках, де картину хвиль, створюваних такими тілами, можна вивчати візуально. Поряд з такою аналогією між плином рідин і газів є й розходження, що, однак, теж служить корисної мети як основа для порівняння. Коли швидкість газу в якій-небудь крапці досягає швидкості звуку, у цій крапці, як уже говорилося, може виникнути звукова хвиля. Швидкість рідини через практичні обмеження навряд чи коли-або зможе наблизитися до швидкості звуку, але в рідині існує межа, що накладається тиском насиченої пари самої рідини, для зниження тиску, пов’язаного зі збільшенням швидкості. Коли швидкість рідини сильно зростає в якій-небудь її крапці, внаслідок відповідного зниження тиску рідина в цій крапці скипає. Це явище називається кавітацією. Швидке утворення підвищенні тиску пухирців пари приводить не тільки до зниження коефіцієнта корисної дії насосів і гребних гвинтів, але й до їхнього механічного ушкодження й руйнування, якщо такий процес триває досить довго. Аналогія ж із плином газу криється тут у тім, що зони, небезпечні для обтічного тіла, однакові як при утворенні звукових хвиль у повітрі, так і при виникненні кавітації у воді. Але кавітацію легко спостерігати по помутнінню прозорої води (появі в ній пухирців), тоді як для спостереження звукових хвиль необхідно спеціальне оптичне устаткування. Тому моделі, для яких істотні звукові ефекти в повітрі, часто випробовують на кавітацію в гідродинамічних трубах, що дозволяє вдосконалити конструкцію й усунути багато небезпечних зон.

Механіка рідини й газу є особливим розділом фізики. Як уже говорилося раніше, в основу її входять кілька основних законів. Ці закони актуальні не тільки стосовно розглянутих фаз речовини, але й для твердих тіл (правда, з невеликими «припасуваннями» під фізичну суть цих тіл).

Для найбільшої зручності й стислості, закони відбиті в математичних формулах — мові науки. На основі цих законів створені різні механізми, якими оточив себе людина. Механізми сильно полегшують і прискорюють процеси виробництва, та й фізична праця людини як такий. Лише завдяки досягненням в області точних наук стало можливим освоїти те, що було недосяжно для людини раніше. Це глибини океану, можливість пересування в атмосфері, польоти в космос і багато чого іншого. І наука не стоїть на місці. З кожним днем учені наближають нас на крок ближче до пізнання життя. Повністю пізнати Всесвіт, звичайно, неможливо, але осмислити те, що доступно людині згодом неминуче.

Література

1. Энциклопедия «Аванта+», Т. 16 (I, II части) – М., 2001

2. Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев Фізика. — К, 1997р.

3. И. К. Кикоин, А. К. Кикоин Физика. — М., 1992

4. Н. А. Эрдеди, А. А. Эрдеди Теоретическая механика, сопротивление материалов. –М.: Высшая школа,2002

5. О. К. Костко Механіка. – К., 1998р.