37Рух тіл у рідинах і газах. Лобовий опір, підіймальна сила. Формула Стокса

Підіймальна сила , складова повної сили тиску рідкого або газоподібного середовища на рухоме в ній тіло, направлена перпендикулярно до швидкості тіла (до швидкості центру тяжіння тіла, якщо воно рухається непоступально). Виникає П. с. унаслідок несиметрії обтікання тіла середовищем. Наприклад, при обтіканні крила літака ( мал. 1 ) частки середовища, оточуючі нижню поверхню, проходят за той же проміжок часу меншу дорогу чим частки, оточуючі верхню, більш опуклу поверхню і, отже, мають меншу швидкість. Але, згідно Бернуллі рівнянню, там, де швидкість часток менша, тиск середовища більше і навпаки. В результаті тиск середовища на нижню поверхню крила буде більший, ніж на верхню, що і приводить до появи П. с.

Ф-ла стокса

Лобовий опір , сила, з якою середовище діє на рухоме в ній тіло; направлена завжди убік, протилежну до швидкості руху тіла, і є одній із складових аеродинамічної сили (див. Аеродинамічна сила і момент ) . Л. с. — те ж, що аеродинамічний опір .

38 Ламінарний та турбулентний рух. Число Рейнольдса

Турбулентним називається рух рідини (газу або плазми), що супроводжується утворенням вихорів.

Течія, що відбувається без утворення вихорів, називається ламінарною.

Критерієм турбулентності є число Рейнольдса:

Re = ρvl/µ,

де ρ — густина,

µ — коефіцієнт динамічної в'язкості,

v — характерна швидкість течії рідини (газу),

l — характерний розмір.

При малих значеннях числа Рейнольдса добуток характерної для течії швидкості плину на характерні розміри перешкод малий в порівнянні із в'язкістю. Тому завдяки в'язкості течія зберігає впорядковану структуру. При великих значеннях числа Рейнольдса рух рідини стає турбулентним.

Турбулента течія має місце, коли число Re більше від критичного значення. Для випадку течії води в круглій трубі Re_кр = 2200. Ламінарна течія спостерігається в дуже в'язких рідинах або за малої швидкості, а також при повільному обтіканні дуже в'язкою рідиною тіл малих розмірів. Зі збільшенням швидкості руху рідини (газу) ламінарна течія переходить утурбулентну.

Ламіна́рна течія́ (англ. laminar flow; straight-line flow) — впорядкований рух рідини або газу, при якому рідина (газ) рухається шарами, паралельними до напрямку течії.

Ламінарна течія — рух частинок по паралельних лініях з певною малою швидкістю. Характерна для течії підземних вод.

Режим течії рідини характеризується числом Рейнольдса

Re = ρvl/µ,

де ρ — густина,

µ — коефіцієнт динамічної в'язкості,

v — характерна швидкість течії рідини (газу),

l — характерний розмір.

Ламінарна течія має місце, коли число Re менше від критичного значення. Для випадку течії води в круглій трубі Re_кр = 2200. Ламінарна течія спостерігається в дуже в'язких рідинах або при течіях з досить малими швидкостями, а також при повільному обтіканні дуже в'язкою рідиною тіл малих розмірів. Із збільшенням швидкості руху даної рідини (газу) ламінарна течія переходить у турбулентну течію.

39 Методи вимірювання в’язкості. Метод падаючої кульки. Віскозиметрія

Методи вимірювання вязкості підрозділяються на дві групи:при протіканні середовища через канали:а метод капілярного витікання віскозиметри;б вібраційні;в ротаційні методи.при русі твердого тіла в середовищі:а метод падаючої кульки;б пенетрація;в пластометрія. Метод падаючої кульки метод Стокса заснований на дослідженні падіння кульки радіусу R в рідині, поміщеній в циліндричну скляну посудину. Через деякий час після падіння рух кульки стає рівномірним. Це свідчить про те, що сили, які на неї діяли, врівноважились, а саме: Віскозиметри Прилади для виміру вязкості називаються віскозиметрами. У віскозиметрах використовуються два різних принципи: -по швидкості витікання рідини з малого отвору або з капіляра; -по швидкості падіння кульки в грузлому середовищі.Перший принцип заснований на формулі Пуазейля, що дає залежність між обємом рідини, що випливає із трубки радіусом R і довжиною I: другий принцип виміру вязкості заснований на вимірі швидкості падіння кулі в грузлому середовищу формула Стокса:

Молекулярна фізика і термодинаміка.

1)Основні поняття молекулярно-кінетичної теорії. Теплота, робота, термодинамічна система, термодинамічні параметри. Закони ідеальних газів.

Кінети́чна тео́рія або молекуля́рно-кінети́чна тео́рія — фізична теорія, що пояснює термодинамічні явища, виходячи затомістських уявлень. Теорія постулює, що тепло є наслідком хаотичного руху надзвичайно великої кількості мікроскопічних частинок (атомів та молекул). Успішне пояснення багатьох законів термодинаміки, виходячи з положень кінетичної теорії, стало одним із факторів на шляху до підтвердження атомарної будови речовин у природі. В сучасній фізиці молекулярно-кінетична теорія розглядається як складова частина статистичної механіки.

Кількість теплоти або кількість тепла - фізична величина, яка характеризує процеси обміну енергією між тілами.

Позначається зазвичай літерою Q, має розмірність енергії. В системі СІ вимірюється в Джоулях, проте доволі популярною залишається позасистемна одиниця вимірювання - калорія.

Кількість теплоти, яка передається тілу, або відбирається від тіла в зворотніх рівноважних процесах, можна визначити із першого закону термодинаміки:

,

де Q - кількість теплоти, отриманої тілом,   - зміна його внутрішньої енергії, A - робота, виконана тілом над іншими тілами.

Робота (фізика) — у фізиці робота характеризує дію сили на тіло і залежить від величини та напрямку цієї сили та переміщення точки її прикладання. Поняття роботи застосовують також у термодинаміці, інших галузях науки і техніки, зокрема у гірничій науці. У Міжнародній системі CI одиниць роботу вимірюють у джоулях.

Термодинам́ічна сист́ема — об'єкт вивчення термодинаміки, сукупність матеріальних тіл, які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними енергією ічастинками.

Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття термодинамічної рівноваги. У рівноважному стані термодинамічна система характеризується температурою, сталим хімічним складом і тиском.

Термодинам́ічні парáметри — це величини, що можуть змінюватися із зміною самої системи внаслідок її взаємовпливу з навколишнім середовищем. Термодинамічні парамтери можна поділити на основні та допоміжні. До основних термодинамічних параметрів належать такі, які легко визначити простими технічними засобами, як-от тиск, температура та питомий об'єм. Сукупність зазначених основних термодинамічних параметрів визначає стан системи у даний момент.

Термодинамічні параметри:

• температура

• густина

• теплоємність

• питомий електричний опір

Зако́ни ідеа́льних га́зів (рос. законы идеальных газов; англ. ideal gas laws; нім. Gesetze n pl der idealen Gase n pl) — емпіричні правила, встановлені для ідеальних газів Бойлем та Маріоттом, Гей-Люссаком, Шарлем, Авогадро, Дальтоном; сукупність цих законів описує всі властивості ідеальних газів.

Одним з основних є:

pV=nRT,

де р — тиск;

V — об'єм;

n — кількість газу, моль;

R — газова постійна;T — абсолютна температура.