Силы, действующие в жидкости. Жидкостью называется физическое тело способное изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил

Жидкостью называется физическое тело способное изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил, т.е., как принято говорить, жидкость обладает текучестью.

Жидкости делятся на два класса: капельные и газообразные (газы). Капельные жидкости способны образовывать капли. Если их объем меньше объема сосуда, они занимают часть его. В этом случае они имеют поверхность раздела капельной жидкости с газом, называемую свободной поверхностью.

Газы занимают весь предоставленный им объем. В курсе гидравлики изучаются только капельные жидкости, называемые просто жидкостями.

Жидкость рассматривается как сплошная среда, т.е. среда без пустот и переуплотнений (по-латыни такая среда называется континуум).

Вследствие текучести жидкости в ней принципиально не могут существовать сосредоточенные силы, а только равномерно приложенные к объему (массе) или к поверхности. Поэтому силы, действующие в жидкости, подразделяют на объемные (массовые) и поверхностные.

Массовые силы в соответствии со вторым законом Ньютона пропорциональны массе жидкости или ее объему. К ним относятся сила тяжести и сила инерции переносного движения, т.е. на элементарный объем жидкости ΔW c плотностью ρ, движущийся с ускорением Ј действует массовая сила ΔF = ρΔW·Ј.

Поверхностные силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и пропорциональны величине этой поверхности. Эти силы обусловлены непосредственным воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или же воздействием других тел (твердых или газообразных), соприкасающихся с данным жидким телом.

В общем случае при движении жидкости поверхностная сила ΔR, действующая на элементарной площади Δw, направлена под некоторым углом к ней, и силу ΔR можно разложить на нормальную ΔР и тангенциальную ΔТ составляющие (рис. 1.1).

Рис. 1.1

Нормальное напряжение в жидкости называется давлением.

Истинное давление

. (1.1)

Среднее давление на заданной поверхности

Н/м² (1.2)

Касательное напряжение в жидкости, т.е. напряжение силы трения обозначается τ и выражается подобно давлению.

Истинное касательное напряжение

. (1.3)

Среднее касательное напряжение на заданной поверхности

, Н/м² (1.4)

Способность жидкости воспринимать сжимающие усилия (давления) ничем не ограничена. Этого нельзя сказать о растягивающих усилиях. Наличие в жидкостях мельчайших твердых частиц и растворенного воздуха делает их практически не сопротивляющимися растяжению. Примем это утверждение за аксиому.