Слободянюк А.И. Физика 10/7.6

Содержание книги

Предыдующая страница

§7. Механика жидкости и газа

7.6 Движение жидкости - гидродинамика. Течение жидкости по трубам.

Движение жидкости или газа подчиняется всем общим законом механики – законам Ньютона, законам сохранения энергии, импульса, момента импульса. Однако, применение этих общих законов встречает значительные трудности обусловленных рядом причин. Во-первых, жидкость обладает бесконечным числом степеней свободы, что приводит к необходимости перехода от дискретного к непрерывному описанию. Во-вторых, свойства жидкостей (и особенно газов) изменяются при изменении внешних воздействий. Так могут изменяться плотности, вязкости, сжимаемости жидких и газообразных сред при изменении давления, температуры и т.д. В-третьих, изменения параметров среды в одной точке приводит к изменению параметров в других точках не мгновенно, а через некоторые промежутки времени, обусловленные конечностью скоростей распространения упругих волн, теплоты и т.д. Эти обстоятельства приводят к тому, что наука о движении жидкостей и газов (гидродинамика и аэродинамика) является одной из самых сложных в математическом плане.

Мы рассмотрим существенно упрощенную проблему - описание стационарного течения жидкости, то есть такого течения, когда скорости (поле скоростей) в различных точках могут быть различными, но не изменяться с течением времени. Такое течение жидкости также называется стационарным. Подчеркнем, что при стационарном течении в некоторых областях жидкость может двигаться с ускорением, ведь при переходе от точки к точке скорость движения конкретной частицы жидкости может изменяться. Кроме того, ограничим наше рассмотрение моделью несжимаемой жидкости. При взаимодействии движущейся жидкости с твердыми телами, а также при относительном движении слоев жидкости, появляются силы вязкого трения. Если роль этих сил невелика, если ими можно пренебречь, то используется модель идеальной жидкости – жидкости, не обладающей вязкостью. Будьте внимательны, так как в данном разделе используются модели как идеальной, так и вязкой жидкостей.

По-прежнему, мы не рассматривая конкретные физические свойства жидкости, посмотрим какие следствия можно извлечь из общих законов динамики.

Следующая страница