
- •Тема 1.1 Вступ. Короткий обзор розвитку гідравліки
- •Тема 1.2 Основні фізико-механічні властивості рідини
- •Питання для самоперевірки
- •Домашнє завдання
- •Тема 1.3 Гідростатичний тиск та його властивості
- •Тема 1.4 Диференціальне рівняння рівноваги рідини (рівняння л.Ейлера)
- •Тема 1.5 Основне рівняння гідростатики
- •Питання для самоперевірки
- •Домашнє завдання
- •Тема 1.6 Розподіл тиску в об’ємі рідини. Закон Паскаля
- •Питання для самоперевірки
- •Домашнє завдання
- •Тема 2.2 Сила тиску рідини та обмежувальні поверхні
- •Тема 2.3 Визначення центру тиску. Гідростатичний парадокс
- •Тема 2.4 Сила тиску рідини на криволінійній поверхні. Визначення товщини дну резервуару та стінок труб
- •Тема 2.6 Закон Архімеда. Основи плавання тіл
- •Розділ ііi Гідродинаміка
- •Тема 3.1 Основні поняття та визначення
- •Тема 3.2 Структура потоку гідравлічні елементи. Рівняння нерозривності потоку. Види руху рідини
- •Тема 3.3 Рівняння д. Бернуллі для ідеальної рідини
- •Тема 3.4 Рівняння д. Бернуллі для реальної рідини. Розкриття змісту рівняння
- •Тема 3.6 Режим руху рідини. Досвід Рейнольдса
- •Тема 3.8 Визначення коефіцієнтів гідравлічного опору при русі рідини. Шорсткість стінок труб
- •Тема 3.9 Місцеві опори та визначення коефіцієнту місцевих опорів
- •Тема 4.1 Призначення та класифікація трубопроводів
- •Тема 4.2 Основи гідравлічного розрахунку трубопроводів
- •Рекомендована література Основна література
- •Додаткова література
Питання для самоперевірки
У чому полягає спільність і відмінність рідких і твердих тіл?
У чому проявляється спільність та відмінність рідин і газів?
Що таке густина і питома вага?
Що таке стисливість і пружність і якими параметрами вони характеризується?
Що таке температурне розширення рідин?
В чому полягає гіпотеза Ньютона для внутрішнього тертя?
Що таке динамічна і кінематична в’язкість? Зв'язок між ними.
Розкрийте вплив тиску і температури на в’язкість рідин.
Охарактеризуйте сили зчеплення у рідини, поверхневий натяг.
Капілярні сили. Чим вони викликані?
Назвіть відмінність ньютонівських рідин від аномально-вязких.
Віскозиметрія, типи віскозиметрів, будова та принцип дії.
Охарактеризуйте розчинність газів у рідинах. Випаровування і кипіння рідин.
Охарактеризуйте поняття ідеальної (невязкої) рідини.
Домашнє завдання
1. Вимір вязкості. Віскозиметри. Класифікація, будова, принцип дії.
Л 1 стор. 6 – 14
Тема 1.3 Гідростатичний тиск та його властивості
Гідростатика (від грецького хюдор – вода і статіке – рівновага) – розділ гідравліки, який вивчає умови і закони рівноваги рідин під дією прикладених сил, а також дію рідини, що знаходиться в стані спокою, на занурені тіла і обмежуючі стінки посудини.
Сили, що діють на рідину
Унаслідок текучості (рухомості частинок) у рідині виникають сили, які знаходяться не в окремому місці, а розподілені по її об’єму чи по поверхні. Всі ці сили поділяються на зовнішні і внутрішні.
Зовнішні сили – це сили, які прикладеного частинок рідини з боку інших фізичних тіл чи енергетичних полів. Внутрішні сили – це сили взаємодії між частинками рідини.
На рідину, що знаходиться у стані спокою, діють дві групи зовнішніх сил:
Масові сили – це сили, що діють на всі частини рідини і пропорційні масі частинок. До них належать сили тяжіння і сили інерції, останні діють на рідину в стані відносного спокою. У випадку однорідної рідини масові сили будуть пропорційними об’єму рідини, тому при сталій густині рідини масові сили можна назвати об’ємними силами.
Поверхневі сили – це сили, які прикладені до окремих точок поверхні рідини і пропорційні її площі. До них належать сили дії з боку сусідніх об’ємів рідини чи спряженою з даною рідиною твердою чи газоподібною поверхнею.
Гідростатика краплинних рідин розглядає тільки нормальні поверхневі сили тиску і масові сили. Дотичні сили не враховуються, тому що у стані рівноваги дотичні напруження в рідині відсутні і дорівнюють нулю. Масові сили у гідравліці характеризуються їх питомими значеннями, віднесеними до одиниці маси.
Гідростатичний тиск
Розглянемо довільне однорідне тіло, яке знаходиться у стані спокою (рис. ).
Розділимо його подумки на площиною F на дві довільні частини – праву і ліву. Одну частину, нехай це буде права, відкинемо. Відкинута частина рідини чинила певну дію на рідину, що залишилася ліворуч, і тому щоб зберегти іі у стані спокою необхідно у площину розрізу прикласти сили, які замінять дію відкинутої чатини. У цьому випадку це будуть поверхневі сили.
Нехай із поверхневих сил на площину ∆F, яка включає в себе довільну точку А, приходиться сила ∆Р. У рідині, що знаходиться у стані спокою, сила ∆Р буде спрямована всередину об’єму перпендикулярно до площини. При іншому напрямку сили ∆Р іі можна було б розкласти на дві складові сили: одну – спрямовану по внутрішній нормалі, а другу по площині перерізу. У зв’язку з тим, що рідина у стані спокою не може чинити опір зсуву, то сила у площині повинна була б порушити спокій рідини. Так само був би порушений спокій, коли б сила ∆Р виявилась спроямованою по зовнішній нормалі, що призвело б до розриву суцільності рідини.
З цього приходимо до висновку, що в рідині, яка знаходиться у стані спокою, сила дії навколишньої рідини спрямована завжди по внутрішній нормалі до площини дії і називається силою гідростатичного тиску.
Сила Р, віднесена до одиниці площі, створює середній тиск:
Рсер = Р/F.
Якщо площу ∆F, яку називають «площею дії», зменшувати навколо точки А, то одноразово з наближенням ∆F до нуля середній тиск Рсер прямує до певної границі, яка характеризує значення гідростатичного тиску p у даній точці і в даному напрямку:
(1.13)
Рівняння (1.13) показує дійсне чи одиничне значення гідростатичного тиску в точці. З цього виразу можна визначити силу тиску, що діє на довільну елементарну поверхню:
dP = pdF (1.14)
Згідно з визначення гідростатичний тиск у системі СІ має розмірність Н/м2 чи Па (паскаль). У технічній літературі, до 1980 р. тиск вимірювався у технічних атмосферах (кгс/см2), при цьому 1кгс/см2 = 98100 Н/м2 = 98100 Па = 98,1 кПа = 0,0981 МПа.
Властивості гідростатичного тиску
Перша властивість гідростатичного тиску, яка зводиться до того, що гідростатичний тиск завжди дів у напрямку нормалі до поверхні елемента, тобто тик спрямований всередину об’єму рідини чи перпендикулярно до поверхні твердого тіла, що обмежує рідину.
Другу властивість гідростатичного тиску можна сформулювати так – у кожній точці простору гідростатичний тиск однаковий у всіх напрямках, тобто не залежить від кута нахилу площини, на яку він діє .
Виходячи із сказаного, приходимо до висновку, що гідростатичний тиск у точці залежить тільки від просторового розташування самої точки і є функцією координат точки x, y,z, іншими словами p = f (x,y,z).
Питання для самоперевірки
Які сили діють на рідину в стані спокою?
Розкрийте поняття гідростаттичного тиску.
Назвіть властивості гідростатичного тиску.
Домашнє завдання
Одиниці вимірювання тиску
Л 2 стор 13-17