СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ И ОСНОВНЫЕ ГИПОТЕЗЫ
1. Дать характеристику плотности и удельного веса жидких и газообразных сред.
Основной характеристикой жидкости является ее плотность 
. В пространстве, занимаемом жидкостью, образуется скалярное поле плотности. Жидкость, у которой плотность в разных точках различная называется неоднородной. Неоднородность поля плотности воды может быть вызвана различной соленостью, а также неодинаковой температурой в отдельных областях жидкости.
При определении плотности неоднородной жидкости в данной точке выделяют элементарный объем 
, который охватывает эту точку и имеет массу 
. Стягивая объем в точку, определяют величину плотности в ней как предел отношения
Плотность однородной жидкости во всех точках постоянна и находится из соотношения
где m- масса жидкости, заключенная в объеме V. Размерность плотности 
.
Плотность капельных жидкостей можно считать практически независимой от давления. Она является функцией температуры. Плотность сжимаемых жидкостей зависит от температуры и давления р. Если известна плотность газа при температуре 
и давлении p0 ,
то плотность при любом значении температуры 
и давлении p можно определить по формуле
Эта формула получена из уравнения состояния газа. Плотность пресной воды принимают в системе единиц СИ равной 
, морской воды 
. Среднее значение плотности воздуха при атмосферном давлении в той же системе единиц 
.
Вторая характеристика жидкости - удельный вес g, который связан с плотностью соотношением
g = rg,
где g= 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения. Удельный вес пресной воды g = 9810 Н/м3 в системе СИ (g = 1000 кГ/м3 в системе единиц МКГСС); для воздуха соответственно g = 12,04 Н/м3 или g = 1,226 кГ/м3.
1(3).Охарактеризовать сжимаемость и температурное расширение жидкости.
Жидкости вследствие текучести не могут, как твердые тела, сохранять неизменной форму своего объема. Деформируясь, капельные жидкости будут стремиться 
принять форму сосуда, куда они помещены.
В жидкостях и газах молекулярная структура иная по сравнению с твердыми телами. Особенностью газов является то, что их частицы, движущиеся свободно, не связаны молекулярными силами притяжения и стремятся равномерно заполнить весь объем, т.е. не образуют свободной поверхности (поверхности раздела двух сред), которая характерна для капельных жидкостей. При этом среднее расстояние между частицами намного превосходит их размеры.
Молекулярная структура капельных жидкостей характеризуется определенным порядком в расположении ближайших молекул. Однако этот порядок нарушается по мере увеличения расстояния между молекулами. Благодаря значительным, хотя и меньшим чем в твердом теле, силам молекулярного взаимодействия в капельных жидкостях величина их объема крайне мало изменяется под действием внешних сил. При атмосферном давлении сжимаемость воды в 14 тыс. раз меньше сжимаемости воздуха.
Несмотря на различия молекулярной структуры газов и капельных жидкостей в законах их движения много общего при скоростях движения до 70 м/с. Исходя из этого в кораблестроении иногда заменяют испытания моделей глубокопогруженных тел в воде испытанием их в потоке воздуха, например в аэродинамической трубе.
Различие структур капельных жидкостей и газов не мешает использовать для них единую модель - сплошнойдеформируемой среды.Введение понятия сплошной среды в гидроаэромеханике позволяет использовать математический аппарат теории непрерывных функций.
При движении газа со скоростями близкими к скорости звука и тем более превышающими ее, влияние сжимаемости может быть настолько существенным, что законы движения несжимаемой жидкости в этом случае утрачивают свою силу. Изменение плотности газа чаще всего сопровождается изменением температуры или теплообмена. В этой связи для описания движения газа наряду с уравнениями механики необходимо использовать уравнения термодинамики и соответствующие методы их анализа.
Количественно сжимаемость среды определяется изменением ее плотности 
, отнесенной к единице приложенного давления 
. В физике обычно пользуются обратной величиной, равной квадрату скорости звука a в данной среде,
Для мало сжимаемых жидкостей и газов при больших изменениях давления изменение плотности будет малым, а скорость звука – большой, а для сильно сжимаемых жидкостей при малых изменение плотности будет большим, а скорость звука – малой. Следовательно, характеристикой сжимаемости жидкостей и газов в состоянии покоя служит скорость звука в данной среде. Чем больше скорость звука, тем меньше сжимаемость этой среды. Очевидно, что сжимаемость воды, скорость звука в которой 1500 м/c значительно меньше сжимаемости воздуха, в котором скорость звука около 300 м/с.
1.(6) Дать понятие ньтоновских и неньтоновских жидкостей. В чем смысл гипотезы Ньтона?
Реальные капельные жидкости и газы являются вязкими, т.е. в их потоках возникают касательные напряжения. Следовательно, для расчета течений таких жидкостей и гидродинамических сил при движении в них тел необходимо установить связь между напряжениями внутренних сил и скоростями течения. Установление такой связи является одной из задач реологии,разрабатывающей модели вязких жидкостей с различными свойствами. Принципы построения некоторых моделей вязких жидкостей удобно рассматривать на примере простейшего слоистого течения вдоль плоской стенкиспараллельными линиями тока и законом распределения скорости 
представленного на рис.1.
Рисунок 1. Плоское сдвиговое течение
Такое течение, создаваемое движущейся со скоростью 
параллельной стенкой, называется плоским сдвиговым течением, так как частицы испытывают в нем деформации сдвига, характеризуемые относительной скоростью сдвига
В вязкой жидкости в таком течении возникают касательные напряжения, причем в соответствии с законом парности
Результаты экспериментов с течениями вязких жидкостей свидетельствуют, что касательные напряжения в них являются функциями от относительных скоростей деформации сдвига жидких частиц 
Простейший вид этой зависимости был предложен в XVII в. Ньютоном:
т.е. 
(1)
Эта формула Ньтона получила широкое распространение в гидромеханике, так как хорошо описывает связь между полем скоростей и касательными напряжениями в большинстве жидкостей, в том числе таких, как пресная и соленая вода и воздух. Множитель пропорциональности 
называется динамической вязкостью. Она зависит от рода жидкости, температуры, а для газообразных жидкостей и от давления. В системе СИ размерность 
. Обычно значения определяются экспериментально. Однако известен ряд жидкостей, для которых формула Ньтона (1) несправедлива; это - так называемые неньтоновские жидкости. Для вязких неньтоновских жидкостей зависимость 
может иметь различный вид рис. 2.
Рисунок 2. Ньтоновская 1 и неньтоновские жидкости 2, 3, 4
На этом рисунке прямая 1соответствует соотношению (1) т.е. ньтоновской жидкости. Прямая 2представляет собой реологическую зависимость вида
(2)
она соответствует так называемым вязкопластическим жидкостям. Зависимость (2) характерна, например, для масляных красок, глинистых растворов, паст, кремов. Кривая 3, проходящая через начало координат, характерна для так называемых псевдопластических жидкостей. Кривая 3характерна для таких жидкостей, у которых не является постоянной величиной, что характерно для растворов и расплавов некоторых полимеров, суспензии крахмала, растворы каучука, жидкого мыла и др. Жидкости, для которых характерна зависимость 4называются дилатантными; их кажущаяся вязкость возрастает с увеличением скорости сдвига. К ним относятся: водные пульпы песка, водные растворы двуокиси титана и др.
1(5). Привести характеристики динамического и кинематического коэффициента вязкости.
Результаты экспериментов с течениями вязких жидкостей свидетельствуют, что возникшие в них касательные напряжения 
являются функциями от относительных скоростей деформации сдвига жидких частиц. Простейший вид этой зависимости был предложен в XVII в. Ньтоном:
.
Эта формула получила широкое распространение в гидроаэромеханике, так как хорошо описывает связь между полем скоростей и касательными напряжениями в большинстве жидкостей, в том числе таких, как пресная и соленая вода, а также воздух.
Множитель пропорциональности называется динамической вязкостью или динамическим коэффициентом вязкости. Как и плотность, он зависит от рода жидкости, температуры, а для газообразных жидкостей и от давления. В системе СИ размерность [ ] = Нс/м2, а в системе МКГСС
[ ] = кГс/м2. Единицей измерения в системе СИ служит пуаз, равный 0,1 Нс/м2. Обычно значения определяются экспериментально.
Широкое применение в гидроаэромеханике находит, связанное с 
понятие кинематической вязкости или кинематического коэффициента вязкости
Его размерность [ ] = м2/с. В системе СИ единицей измерения служит стокс, равный 10-4 м2/с.