Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Непрерывность распределения сил в жидкой среде





 

В соответствии с непрерывностью (сплошностью) распределения вещества в жидкой среде (см. п. 1.1) силы, действующие в жидкости, также должны распределяться непрерывно, т.е. существовать в каждой точке среды. Это означает, что в жидкости нет сосредоточенных сил, т.е. сил, существующих в какой либо одной точке и не существующих в других точках.*)

Силы внутренние и внешние. Направление действия сил

 

Выделим мысленно в жидкой среде некоторый объем. Между частицами (массами) этого объема будет иметь место силовое взаимодействие. Совокупность сил, действующих между частицами выделенного объема, составляют внутренние силы. Каждые две взаимодействующие частицы действуют друг на друга с силой, равной по величине и противоположной по направлению (закон Ньютона о равенстве действия и противодействия). Поэтому вся совокупность внутренних сил представлена силами, входящими в нее попарно, и при суммировании всех внутренних сил в рассматриваемом объеме они попарно уничтожаются. Следовательно, сумма всех внутренних сил в жидкости (рассматриваемый объем был выделен произвольно) равна нулю.

Выделенный выше объем жидкой среды является частью этой среды и, следовательно, взаимодействует с той частью среды, которая осталась вне объема. Это взаимодействие проявляется в том, что рассматриваемый объем оказывается под действием сил внешней среды, или внешних сил. В отличие от внутренних сил внешние силы действуют не попарно, а в одиночку.Внешние силы действуют внутрь выделенного объема жидкости. Это объясняется тем фактом, что в жидкостях, особенно в газах (воздух и др.), существуют лишь сжимающие напряжения. Растягивающие напряжения в капельных жидкостях малы, под их действием в таких жидкостях быстро образуются разрывы. В газах в связи с практическим отсутствием связей между молекулами растягивающие напряжения отсутствуют.



Силы объемные и поверхностные

 

Все внешние силы, действующие на выделенный объем жидкости, по характеру действия делятся на объемные и поверхностные.

Объемными называются силы, действующие непосредственно на каждую частицу среды (выделенного объема). Их действие, таким образом, рассредоточено по всему объему среды. Объемными являются сила тяжести, силы магнитного и электрического взаимодействия, сила инерции*.

Поверхностными называются силы, действующие на некоторые поверхности в жидкой среде (свободная поверхность жидкости, поверхность раздела (жидкость-стенка, жидкость-жидкость) или иные поверхности, проведенные в жидкости). К поверхностным силам относится давление и вообще

силы, действующие на выделенный объем со стороны окружающей среды, а также силы внутреннего трения, действующие между слоями жидкости при ее движении, силы трения на поверхностях раздела (в том числе на твердых границах потока) и др.

Надо, однако, иметь в виду, что поверхностные силы, будучи приложены к каким-либо поверхностям в жидкости, распространяют свое действие и в объеме жидкости.

Жидкости идеальные и реальные

 

Идеальной называется жидкость, в которой отсутствуют (при движении) силы трения. В природе идеальные жидкости не существуют. Однако некоторые из жидкостей, обладающие малой вязкостью (воздух, вода и некоторые другие), приближаются к идеальным, поскольку в ряде случаев сопротивление, возникающее в них вследствие действия сил трения, мало и им можно пренебречь.2.5. Силы давления и силы трения

 

В общем случае поверхностная сила ` действует на поверхность приложения наклонно к площадке и, следовательно, имеет нормальную ( ) и касательную (` ) составляющие (рис. 2.1.):

 

(2.1)

 

(черта над символом обозначает вектор). Сила называет силой давления, сила - силой трения.

 

 

Рис. 2.1. Схема действия поверхностной силы

Деформации в жидкости

 

Действие сил на жидкость проявляется в деформации последней. Различают деформации линейные (удлинение, сжатие), угловые (изменение углов между пересекающимися плоскостями, проведенными в жидкости) и объемные (изменение объема некоторого выделенного элемента жидкой среды). Линейные деформации возникают под действием нормальных сил (сил давления), угловые под действием касательных сил.

На рис. 2.2 изображено удлинение в направлении осиОх и сжатие в направлении оси Оу некоторого начального объема 0-1-2-3-0 под действием силы давления Р.

 

 

Рис. 2.2. Линейные деформации жидкого объема

 

В итоге этот первоначальный объем деформируется в объем 0-1¢-2¢-3¢-0.

Линейные деформации характеризуются относительными удлинениями (сжатиями) ребер параллелепипеда по осям координат. Так, на рис. 2.2. относительное удлинение по осиОх равно

 

(2.2.)

 

(обозначения ясны из рисунка). Существуют также относительные удлинения по оси Оу ( )и оси Оz( ).

Пример угловой деформации приведен на рис. 2.3. Деформация вызвана действием некоторой касательной силы Т. В общем случае деформация в жидкости определяется шестью величинами: e´,eу, ez, g, gхz, gуz.

Объемная деформация характеризуется относительным объемным расширением

 

где v – величина объема до деформации; dv – изменение объема вследствие деформации.

Скорость деформации

 

Скоростью деформации называется величина деформации, происходящая в единицу времени. Поскольку деформации могут быть линейные, угловые и объемные, то могут быть соответственно линейные, угловые и объемные скорости деформации. Будем обозначать их буквой s с соответствующим индексом.

Ниже мы будем рассматривать скорости деформации как частные от деления относительной деформации на время. Получаемые при этом скорости деформации являются отнесенными к единице длины, т.е. удельными скоростями.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.