6.Силы, действующие в жидкости. Механические характеристики жидкостей

2 группы: 1.Массовые – пропорциональны массе жидкости, а для однородной жидкости и ее объему (сила тяжести, сила инерции переносного движения в случае движения с ускорением).

2.Поверхностные – непрерывно распространены по поверхности жидкостей и при равном их распространении пропорциональны площади поверхности жидкости.

Эти силы обусловлены непосредственным воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или движением 2х тел (твердых или газообразных, соприкасающихся с данной жидкостью).

П о 3му закону Ньютона с такой же силой и жидкость действует на эти тела. В общем случае поверхностная сила ∆R, действующая на площади ∆S, направлена под некоторым углом к ней. Следовательно, ее можно разложить на 2 составляющие: нормальную ∆F и тангенциальную ∆Т. ∆F – сила давления, ∆Т – сила трения.

Массовые силы в гидравлике относят к единице массы, поверхностные – к единице площади. F=ma. m=1кг, F=a. Массовая сила численно равна ускорению. Единичная поверхностная сила наз. напряжением поверхностной силы и раскладывается также на 2 составляющие: нормальное и тангенциальное.

Нормальное напряжение (напряжение силы давления)– наз. гидромеханизмом или просто давлением.

Если сила ∆F равномерно распределена по площади ∆S, то среднее гидромеханическое давление

Для определения давления в точке необходимо найти предел

Если давление отсчитывается от абсолютного нуля, то оно наз. абсолютным, если от атмосферного – избыточным или монометрич-м. Р_абс=р_атм+р_изб

Единица измерения давления [р]=1Н/1м²=1Па.

На практике обычно используются более крупные единицы кПа и Мпа. В различных отраслях могут использоваться и 2е единицы давления: 1) 1 мм рт. ст.=133,3 Па. 2) 1 бар=100 кПа=0,1 МПа. 3) 1 атм=101,3 кПа. 4) 1 ат=1 кгс/см²=98 кПа (технич. атмосфера)

Касательное напряжение (напряжение силы трения)

Механические характеристики жидкости.

1. Плотность кг/м³

2. Удельный вес – вес единицы его объема ; ;

Если жидкость неоднородна, то по приведенным выше формулам можно считать лишь усредненно. Более точно расчет ведется через пределы.

;

3. Относительная плотность

ρ – плотность данной жидкости, ρ_воды – плотность воды.

7. Основные свойства капельных жидкостей

1)Сжимаемость (объемная упругость) – св-во жидкости изменять свой объем под действием давления. Характеризуется сжимаемость коэф. объемного сжатия:

, где v₁-начальный объем жидкости.

Знак «-» означает что с увеличением давления объем уменьшается.

Если взять конечные приращения объема и давления , , то получим ,где и - конечная и начальная плотность.

Величина обратная представляет собой объемный модуль упругости:

. Коэф. К несколько уменьшается с увеличением температуры и возрастает с увеличением давления.

2)Температурное расширение характеризуется коэф. объемного расширения. Представляет собой относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на 1К при р=const

. Если взять конечное приращение температуры и объема

; , а коэф. считать постоянным , то

3)Сопротивление растяжению. Для идеально очищенных жидкостей

в лабораторных условиях удавалось получить достаточно большие величины напряжения сопротивления расширению . В реальных технических жидкостях из-за наличия примесей они не способны противостоять даже минимальным усилиям.

4)Поверхностное натяжение.На границе раздела жидкой и газообразной сред действуют силы газообразного натяжения.Для частиц, находящихся у пв-ти, равнодействующая сил моллекулярного взаимодействия не равна 0 ,а направлена внутрь объема жидкости . Эти силы стремятся придать объему жидкости сферическую форму. Давление тот сил пов-го натяжения для сферических сил определяется: , где r – радиус сферы, - коэф. пов-го натяжения.В трубках малого диаметра давление от силы пов-го натяжения вызывает дополнительный подъем или опускание столбика жидкости в зав-ти от того,является ли жидкость смачивающей ли нет. К – коэф,зависящий от рода жидкости.

5)Вязкость-св-во жидкости сопротивляться сдвигу(скольжению) её слев относительно друг друга или относительно какой-то пов-ти. Вязкость противоположна текучести.

Между слоями происходит трение, обусловленое касательными напряжениями. Касательное напряжение в жидкости зависит от её рода и характера течения. Изменяется согласно поперечному графику скорости .

- касательное напряжение, - коэф. динамической вязкости.

Особенностью трения в жидкости является то, что трение происходит только при движении жидкости ,т.е. имеет другую природу , нежели у твердых тел.

В язкость зависит от давления и от температуры:

и - коэф. динамической вязкости.

З ависимость вязкости от давления - показатель степени,зависящий от рода жидкости.

6)Испаряемость.Главный показатель испаряемости-температура её кипения при нормальном атмосферном давлении.Более универсальной хар-кой явл.зависимость давления насыщеных паров от температуры. Чем больше давление насыщеных паров тем выше испаряемость.

7)Растворимость газа. Малекулы газа из окр.среды проникают и растворяются в ней. Этот процесс в значительной степени зависит от давления и в меньшей степени от температуры. Наличие растворенных газов ухудшает механические хар-ки жидкости.

8)Облитерация- способность рабочей жидкости заращивать узкие каналы щели при течении.Облитерация негативно сказывается на работе гидравлической системы.