Дополнительные вопросы

 

 

1. Почему для реальных тел не наблюдается эффект Даламбера?

2. Почему сила вязкого трения и сила сопротивления давления не зависят (или слабо зависят) от материала движущегося тела?

3. Предложите экспериментальную установку для изучения зависимости вязкости от температуры и давления.

4. Определить скорость падения капель дождя при отсутствии атмосферы и сравнить с предыдущим значением.

5. Какая мощность выделяется в форме тепла при падении тел в жидкостях и газах? (Капли дождя нагревают воздух!)

6. Оцените мощность кораблей, необходимую для преодоления сил вязкого трения.

Рекомендуемая литература: [1, с.122-141, 2, с. 179-189, 3, с. 370-382]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.3
ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

 

Цель занятия: занятия направлены на формирование компетенций:

Специальность или направление подготовки	Код и наименование компетенции
Судовождение Эксплуатация судовых энергетических установок Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики	ОПК-2.Способен применять соответствующий физико-математический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач
Электроэнергетика и электротехника	ОПК-2. Способен применять соответствующий физико-математический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач
Технологические машины и оборудование	ОПКД-1. Способностью применять естественно-научные и общеинженерные знания, аналитические методы в профессиональной деятельности
Продукты питания животного происхождения	ОПК-1. Способность решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры, с применением информационно- коммуникационных технологий и с учетом основных требовании информационной безопасности
	ПК-10. Готовностью осваивать новые виды технологического оборудования при изменении схем технологических процессов, осваивать новые приборные техники и новые методы исследования
Экология и природопользование	ОПК-2. Владение базовыми знаниями фундаментальных разделов физики, химии и биологии в объеме, необходимом для освоения физических, химических и биологических основ в экологии и природопользования; методами химического анализа, знаниями о современных динамических процессах в природе и техносфере, о состоянии геосфер Земли, экологии и эволюции биосферы, глобальных экологических проблемах, методами отбора и анализа геологических и биологических проб, а также навыками идентификации и описания биологического разнообразия, его оценки современными методами количественной обработки информации
	ОК-7. Способность к самоорганизации и самообразованию

 

Методические материалы:

1. Кузьменко С.Н. Физика. Раздел «Термодинамика. Молекулярная физика» [Электронный ресурс]: курс лекций для курсантов специальностей: 26.05.05 «Судовождение», 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и студентов направлений подгот.: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 19.03.03 «Продукты питания животного происхождения» оч. и заоч. форм обучения / сост.: С.Н. Кузьменко, Т.Н. Попова; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. математики, физики и информатики. — Керчь, 2016. — 112 с. — Режим доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=901.

2. Попова Т.Н. Физика. Раздел «Термодинамика. Молекулярная физика» [Электронный ресурс]: практикум для решения задач, по самостоят. работе и выполнению контрол. работы для курсантов и студентов специальностей: 26.05.05 «Судовождение», 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок», направлений подгот.: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», 19.03.03 «Продукты питания животного происхождения» оч. и заоч. форм обучения / сост.: Т.Н. Попова, А.С. Прудкий, А.И. Уколов; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. математики, физики и информатики. — Керчь, 2016. — 96 с. — Режим доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=901.

3. Попова Т.Н. Физика [Электронный ресурс]: конспект лекций для студентов направления подгот. 05.03.06 «Экология и природопользование» оч. и заоч. форм обучения / сост.: Попова Т.Н., Уколов А.И.; Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Керч. гос. мор. технолог. ун-т», Каф. математики, физики и информатики. — Керчь, 2016. — 108 с. — Режим доступа: http://lib.kgmtu.ru/?cat=829.

Учебное оборудование:

Аудитория, комплектованная учебной мебелью, доской, торсионные весы.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Структура жидкостей

Жидкость – вещество в конденсированном состоянии, промежуточном между твердым и газообразным. Соответственно структура жидкостей занимает промежуточное положение между структурой кристаллов и газов. В кристаллах молекулы расположены строго периодически в узлах кристаллической решетки, т. е, их структура характеризуется дальним порядком. Этот порядок вдали от температуры плавления лишь незначительно искажается тепловыми колебаниями молекул около узлов решетки. Такая «жесткость» структуры позволяет кристаллам сохранять свою форму.

В газах молекулы двигаются свободно и взаимодействуют лишь на малых расстояниях: при больших плотностях и при столкновениях. С этим связано свойство газов занимать весь предоставленный им объем.

В жидкостях вокруг каждой молекулы ее «соседи» располагаются упорядоченно только на расстоянии сравнимом с радиусом молекулярного взаимодействия. Последний имеет величину порядка нескольких эффективных диаметров молекулы (~10^{-8 см). Такой тип порядка называется ближним порядком, а структура – квазикристаллической. Тепловые колебания молекулы жидкости совершают со средней частотой   близкой к частотам колебаний молекул в кристаллах. Время τ} ₀ определяется экспериментально или рассчитывается теоретически и имеет смысл среднего периода колебаний молекулы. Принципиальное отличие от кристаллов состоит в том, что положения равновесия молекул жидкости неустойчивы. Через среднее время τ свободной жизни в одном временном положении равновесия молекула может случайном образом перескочить в новое положение равновесия, находящееся на расстоянии порядка диаметра молекул (~10^{-8 см). Такие непрерывные, и в большом числе совершающиеся переходы, обеспечивают сильно выраженную самодиффузию частиц жидкости, а также её основное: свойство – текучесть. Время τ свободной жизни во временном положении равновесия между двумя - активированными скачками связано с τ} ₀ соотношением;

                                                      ,                                                  (3.1)

где W – энергия активации, равная глубине потенциальной ямы, в которой находится молекула во временном положении равновесия, Дж;

k – постоянная Больцмана, Дж/К;

Т – абсолютная температура, К.

Средний период колебаний молекул τ₀ ~10^-12 с, время τ > τ₀ и зависит от природы жидкости и от отношения W / kT. Для жидкостей с низкой вязкостью τ ~ 10^-11с и растет с ростом вязкости, достигая часов и даже суток у стекол.