Гидростатика

Силы, действующие в жидкости.

Модели жидкостей.

Однофазные и многофазные жидкости.

Ньютоновские и неньютоновские (аномальные) жидкости.

 

Жидкость, вязкость которой определяется природой и состоянием (температура, давление), называется ньютоновской (вода, пар, воздух).

 

Жидкость, вязкость которой не является постоянной, а зависит от времени действия и величины касательных напряжений, называется неньютоновской (растворы полимеров, пластичные материалы, обладающие порогом текучести).

 

Ньютоновские жидкости представляют собой жидкости однофазной системы. На практике чаще всего встречаются двухфазные системы.

 

Пример:

Жидкость - газ (вода и воздушные пробки в водопроводе),

Жидкость - твердые частицы (сточная вода),

Жидкость – пар (система отопления, конденсат).

 

В зависимости от решаемой задачи в гидравлике используют следующие модели жидкости:

 

1) Невязкая и несжимаемая.

Т.е. такая жидкость, в которой отсутствуют силы трения и плотность не изменяется с изменением температуры и давления. (идеальная)

 

2) Невязкая и сжимаемая.

Т.е. такая жидкость, в которой отсутствуют силы трения, а плотность изменяется с изменением давления и температуры. Используется для газов.

 

3) Вязкая и несжимаемая.

Т.е. такая жидкость, в которой присутствуют силы трения, плотность постоянна. Используется при движении капельных жидкостей.

 

4) Вязкая и сжимаемая.

Т.е. такая жидкость, в которой присутствуют силы трения, плотность непостоянна. Это наиболее точная модель, отвечающая как жидкостям, так и газам.

 

 

Различают внешние, внутренние, массовые и поверхностные силы.

 

Внешние – такие силы, которые действуют на жидкость извне, со стороны других материальных тел.

 

Внутренние – силы, которые возникают, если из жидкости выделяется некоторый объем, а оставшаяся часть отбрасывается. Действие же отброшенной части заменяется силой, так же как и действие выделенного элемента на отброшенную часть жидкости.

 

Внутренние – силы, равные по величине и противоположенные по направлению. Всегда парные. А в целом в объеме жидкости сумма всех внутренних сил равна нулю.

 

Массовые – силы, действующие на единицу массы жидкости и пропорциональные этой массе (сила тяжести, инерции, центробежная сила).

 

Поверхностные – силы, которые действуют на поверхность жидкости и пропорциональны ее площади (трение, поверхностное натяжение).

 

В гидравлике принято иметь дело с единичной массовой силой.

 

Единичная массовая сила – сила, отнесенная к массе, она численно равна ускорению.

 

Лекция 2

Гидростатика- раздел гидравлики, изучающий равновесие жидкостей.

Рассмотрим часть жидкости, находящуюся в равновесии. Мысленно делим эту жидкость плоскостью на 2 части.

 

 

Р

 

ω

Одну часть мысленно отбросим. Действие отброшенной части на вторую заменяем силой для сохранения равновесия (Р), площадь, на которую действует сила – ω. Тогда средним гидростатическим давлением будем называть отношение силы давления к площади, на которую она действует.

 

ρ = Р/ ω.

Давлением точки будем называть предел, к которому стремится ρ_ср, если ω→0.

 

ρ = lim _ω→0

Гидравлическое давление обладает 2 свойствами:

1) Всегда направлено по внутренней нормали к поверхности, на которую оно действует и создает только сжимающее напряжение.

2) Величина в точке не зависит от направления площадки, по которой оно определяется (используется при решении задач)

 

Р_2-2 Р_1-1

1 2

 

Р_1-1 = Р_2-2

Давление слева от точки равно давлению справа от точки.