Жидкостью называется тело, обладающее свойством текучести, то есть способное сколь угодно сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил, но в отличие от газа, весьма мало меняющее свою плотность при изменении давления.
Жидкости с точки зрения механических свойств подразделяются на 2 класса:
1. Капельные (малосжимаемые).
2. Газообразные (сжимаемые).
Основные свойства жидкостей, важные при рассмотрении задач механики жидкости: плотность и вязкость.
Плотностью жидкости называют массу жидкости в единице объема:
, (1)
где – масса жидкости;
– объем жидкости.
Вязкостью жидкости называют свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу. И. Ньютон впервые высказал гипотезу о существовании трения в жидкостях. В дальнейшем его гипотеза была подтверждена многочисленными исследованиями. Н.П. Петровым на основании разработанной им теории трения в жидкостях для определения силы трения была предложена формула:
, (2)
где – площадь соприкосновения слоев жидкости;
|
|
μ – динамический коэффициент вязкости;
– относительное изменение скорости, называемое градиентом скорости.
Из формулы (2) следует, что:
, (3)
где τ – сила трения, приходящаяся на единицу площади (касательное напряжение).
Величина динамического коэффициента вязкости характеризует сопротивляемость жидкости сдвигу. Так как на существование отношения (3) первое указание имеется у И. Ньютона, поэтому оно и называется законом трения Ньютона.
Наряду с понятием динамической или абсолютной вязкости в гидравлике находит применение понятия кинематической вязкости :
. (4)
Вязкость жидкостей в большой степени зависит от температуры. При этом вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается, а вязкость газов возрастает.
Для опытного определения величины вязкости жидкостей применяют приборы, называемые вискозиметрами. Имеется несколько типов вискозиметров: капиллярные, вискозиметры с двумя коаксиальными цилиндрами (ротационные), вискозиметры, основанные на затухании крутильных колебаний маятников в исследуемой жидкости или цилиндров с исследуемой жидкостью; вискозиметры, в которых вязкость жидкости определяется по скорости падения в ней твердого тела (например, стеклянного или металлического шарика) и т.д.
Широкое распространение для определения вязкости капельных жидкостей получил вискозиметр Энглера (рис. 1).
Рис. 1. Вискозиметр Энглера