Плотность распределения касательных сил

                                          (1.14)

называется касательным напряжением (напряжением трения) в точке А.

Нормальное напряжение, т.е. напряжение силы давления, называется гидромеханическим (в случае покоя - гидростатическим) давлением, или просто давлением.

Если давление отсчитывается от абсолютного нуля, то его называют абсолютным, а если отсчитывают от атмосферного давления р_ат,
т.е. условного нуля, то его называют избыточным (р_изб) или манометрическим.

За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят Паскаль - давление, вызываемое силой 1Н, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м².

Массовые и поверхностные силы могут быть внешними и внутренними.

Внешние силы действуют на рассматриваемую массу и поверхность жидкости извне и приложены, соответственно, к каждой частице жидкости, составляющей массу, и к каждому элементу поверхности, ограничивающей жидкость.

Внутренние силы представляют собой силы взаимодействия частиц жидкости. Они являются парными, их сумма в данном объеме жидкости всегда равна нулю.

Связь между плотностью, давлением и температурой устанавливается уравнением состояния, которое для реальных жидкостей выводится в кинетической теории.

Из-за сложности общего уравнения состояния и трудности определения входящих в него констант используются приближенные уравнения. Широкое применение получило уравнение Ван-дер-Ваальса

,                     (1.15)

где а, b, R - константы для данной среды.

3. Силы поверхностного натяжения действуют на поверхности раздела жидкости и газа. Они стремятся придать объему жидкости сферическую форму и вызывают некоторое дополнительное давление. Однако, это давление заметно сказывается лишь при малых объемах жидкости и для сферических объемов (капель) определяется формулой

,                                                   (1.16)

где σ - коэффициент поверхностного натяжения жидкости; r - радиус сферы.

Для ряда жидкостей, граничащих с воздухом при температуре 20°С, коэффициент поверхностного натяжения имеет значения: для воды - , керосина - , ртути -  Н/м.

С ростом температуры поверхностное натяжение уменьшается.

В трубках малого диаметра дополнительное давление, обусловленное поверхностным натяжением, вызывает подъем (или опускание) жидкости относительно нормального уровня, характеризующий капиллярность жидкости.

Высоту подъема смачивающей жидкости (или опускание несмачивающей жидкости) в стеклянной трубке диаметром d определяют по формуле

.                                   (1.17)

Для воды k = +30 мм², ртути k = -10,1 мм², спирта k = +11,5 мм².

Большое значение приобретают силы поверхностного натяжения в жидкости, находящейся в невесомости, и должны учитываться в трубча­тых измерительных приборах.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое плотность жидкости, от чего она зависит?

2. Какие силы относятся к массовым и поверхностным?

3. Что такое вязкость жидкости?

4. Какие виды напряжений действуют в жидкости?

5. Какова связь динамического и кинематического коэффициентов вязкости?

6. Каково основное различие так называемых ньютоновской и ненью­тоновской жидкостей?

7. Что такое кавитация?

ЛЕКЦИЯ 2. ГИДРОСТАТИКА. ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ И ЕГО СВОЙСТВО. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ГИДРОСТАТИКИ. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТИ. РЕШЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ РАВНОВЕСИЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ РЯДА ЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ.