Общий характер движения жидких частиц

Кинематикой называют раздел механики, изучающий движение физических тел во­обще, вне связи с источником движения (силами). Это определение справедливо и для ки­нематики жидкости как отдельного раздела гидравлики.

Жидкость представляет собой физическое тело, состоящее из бесконечно большого числа бесконечно малых частиц. С большой степенью точности мы можем рассматривать жидкое тело как сплошную среду, эта модель позволяет значительно упростить решение большинства гидравлических задач. Тем не менее, нередки случаи, когда уровень иссле­дования движения жидкого тела требует глубокого знания физических процессов проис­ходящих в движущейся жидкости на молекулярном уровне. В таких случаях вполне удоб­ная модель сплошной среды может оказаться неприемлемой.

В гидродинамике принято отвлекаться от молекулярного строения вещества, рассматривая жидкость, как непрерывную среду, сплошь заполняющую пространство (без образования пустот).

Часто для изучения характера движения жидкости обращаются к движению ее отдельных частиц. Частицу жидкости можно представить себе как бесконечно малую массу жидкости, занимающую бесконечно малый объем и обладающую всеми физическими свойствами жидкости, поведение частицы жидкости изучается в фиксированной точке пространства, заполненного движущейся жидкостью.

Причинами, вызывающими движение жидкости, являются действующие на нее силы (сила тяжести, центробежная сила, внешнее давление и т.п.). Обычно, при решении задач гидродинамики эти силы являются известными. Под действием этих сил происходит деформация жидкости, характеризующаяся изменением взаимного положения отдельных частиц жидкости.

Это существенно отличает движение жидкости от движения твердых тел, хотя движение жидкости и происходит в соответствии с общими законами механики (кинематики и динамики).

Если напряженное состояние твердого тела характеризуется величиной нормальных и касательных напряжений в нем, то для характеристики деформации (движения) жидкости помимо возникающих в ней напряжений необходимо знать скорости движения отдель­ных частиц жидкости.

Скорость u какой-либо частицы жидкости может быть вполне определена, если станут известными проекции скорости на координатные оси u_x, u_y, u_z, тогда по правилу сложения векторов имеем

(1 – 1)