Справочное пособие.Механика жидкостей и газов.

Глава 7. Механика жидкостей и газов.

§1. Понятие давления.

В отличие от твердых тел жидкости и газы обладают свойством текучести , вследствие чего они не имеют постоянной формы , но принимают форму того сосуда, в котором находятся. Жидкости, однако, имеют определенный объем . Газы же не имеют и определенного объема , но заполняют все предоставленное им пространство.

При сжатии жидкости или газа в них возникают силы упругости, препятствующие дальнейшему сжатию. Эти силы получили название сил давления  F давл .

Силы давления действуют со стороны жидкости (газа) на поверхность соприкасающихся с ними тел и направлены всегда перпендикулярно к поверхности.

Модуль силы давления F давл определяется не только свойствами самой жидкости (газа), но и зависит от площади S поверхности , на которую действует сила, – чем больше площадь поверхности, тем больше и сила давления жидкости (газа) на эту поверхность.

Для того чтобы характеризовать способность самой жидкости (газа) действовать с определенной силой на соприкасающуюся с ней поверхность, используют специальную физическую величину – давление .

Давление – это физическая величина, равная отношению модуля силы давления F давл к площади S поверхности, на которую действует эта сила .

Обозначение – p .

Единица измерения в системе СИ – Па ( паскаль ),

1 Па = 1 Н / 1м 2

В виде математической формулы это определение можно записать следующим образом:

P=F(давления)/S (31)

Давление является скалярной величиной, т. е. характеризуется только своим числовым значением .

Значение давления совпадает численно со значением силы давления  F давл , действующей на единицу площади поверхности.

Физический смысл давления.

Давление характеризует способность сжатой жидкости ( газа ) действовать с определенной силой на поверхности окружающих тел.

Давление не зависит от площади поверхности окружающих тел, но является характеристикой жидкости (газа) и определяется только степенью сжатия и свойствами самой жидкости ( газа ).

Если нам известно давление p жидкости, то мы легко определим силу F давл , с которой эта жидкость (газ) действует на поверхность площадью S по следующей формуле:

F(даления)=P*S (32)

Покоящаяся жидкость (газ) может быть сжата либо внешними силами , действующими на ее поверхность ( поверхностными силами ), либо силой тяжести , когда верхние слои жидкости (газа) своим весом давят на нижние слои. Таким образом, давление p будет складываться из двух составляющих: p п – давления, созданного поверхностными силами , и p в – давления, обусловленного весом самой жидкости (газа).

p = p п + p в

Для покоящейся жидкости справедлив закон Паскаля .

Давление p п , созданное поверхностными силами, передается без   изменения в каждую точку покоящейся жидкости.

Для давления p в , возникающего под весом самой жидкости, справедлива следующая формула: p в = r g h , ( 33 )

где r – плотность жидкости (газа),

g = 9,8 м/с 2 –ускорение свободного падения,

h – глубина.

§2. Движение жидкостей и газов.

В движущейся жидкости (газе) возникают силы вязкого трения , действие которых проявляется при движении жидкости (газа) на значительное расстояние или при протекании жидкости (газа) сквозь узкие отверстия и приводит к уменьшению давления жидкости (газа).

Если труба достаточно широкая и не очень длинная , силами вязкого трения можно пренебречь. В этом случае давление жидкости (газа) в трубе постоянного сечения будет везде одинаковым .

Если же труба имеет непостоянное сечение, то давление в разных участках трубы все равно будет отличаться. Дело в том, что количество жидкости (газа), протекающей через любое поперечное сечение трубы должно быть одинаковым. Чтобы узкая часть трубы смогла пропускать то же самое количество жидкости (газа), что и широкая, скорость жидкости (газа) в ней должна быть выше. Поэтому при втекании жидкости (газа) в узкую часть трубы ее скорость увеличивается. Увеличение скорости приводит к уменьшению степени сжатия жидкости (газа) и, следовательно, к уменьшению ее давления. Если же жидкость (газ) попадет после этого в широкую часть трубы, ее скорость опять уменьшится, а давление увеличится. Этот закон был сформулирован Даниилом Бернулли и носит его имя.

Закон Бернулли.

Чем больше скорость жидкости (газа), текущей в трубе, тем меньше ее давление .

Для регулирования давления жидкости (газа), протекающей по трубе используют дроссели (от немецкого слова drosseln – душить, сокращать).

Дроссель – это узкое отверстие, при протекании через которое давление жидкости (газа) уменьшается .

Уменьшение давления происходит из?за действия сил вязкого трения и будет тем больше, чем меньше размер отверстия и чем выше скорость жидкости (газа).

Силы вязкого трения препятствуют жидкости (газу) беспрепятственно проходить через дроссель, что приводит к снижению скорости и, как следствие этого, – к увеличению давления жидкости (газа) перед входом в дроссель.

Поскольку дроссель влияет на скорость протекания жидкости (газа), его можно использовать для регулирования расхода жидкости (газа).

Расход – это количество жидкости (газа), протекающей по трубе за единицу времени . (Единица измерения в системе СИ – м 3 /с)

Вверх--На главную--Ввернуться к списку

||Учебный комбинат||О лаборатории||Выбор профессии||Высшее образование||Среднее специальное||Справочное пособие||Новости||Карта сайта||Контакты||Web-мастеру||

Главная

Учебный комбинат

Технологическая лаборатория:

О лаборатории

Выбор профессии

Учебные заведения:

Высшее образование

Среднее специальное

Справочное пособие

Новости

Карта сайта

Контакты

Web-мастеру