Относительное движение жидкости и тяжёлого тела
Падение тела в неподвижной жидкости (и газе) является ускоренным. Однако, существенный прирост скорости наблюдается лишь на малой части траектории падения. Поэтому путь тела в жидкости (газе) условно делят на два участка: ускоренного падения и равномерного (приблизительно) падения. Причиной смены ускоренного движения на равномерное является рост силы лобового сопротивления при увеличении скорости относительного движения (рис. 7).
F*
Рис. 7. Схема сил, действующих на падающее в жидкости тело (шар):
F*, FA и FT – сила лобового сопротивления, архимедова и тяжести соответственно.
| F* = С* × r × fш × u2отн / 2, | (16) |
 ,
| (17) |
 ,
| (18) |
где F*, FA и FT – силы лобового сопротивления, архимедова и тяжести соответственно, Н; fш, Vш и mш – площадь поперечного сечения (м2), объём (м3) и масса (кг) шара соответственно; С* – коэффициент лобового сопротивления; uотн – скорость относительного движения, м/с.
При равномерном падении uотн = uв. По формуле П. Риттингера:
 ,
| (19) |
где uв – скорость витания, м/с; dш – диаметр шара, м; ρш – плотность материала шара, кг/м3.
Скоростью витания называется скорость равномерного падения тела относительно жидкости.
Если восходящему потоку жидкости сообщить скорость витания, тело «зависнет» в потоке, т.е. будет витать. Чтобы удалить тело восходящим потоком, скорость последнего должна превышать скорость витания.
Следует иметь ввиду, что не во всякой жидкости тяжёлое тело (ρш > ρ) может тонуть. Так, в бингамовской жидкости (БЖ), при условии
| Т + FА = FТ, | (20) |
где Т = τ0 · fпов- касательная сила (Н), вызванная наличием начального напряжения сдвига τ0, распределённого вдоль площади поверхности тела (шара) fпов, тело тонуть не будет. В этом случае С* → ∞, uВ → 0.
Дата добавления: 2017-02-20; просмотров: 353;