1.1.3 Понятие о жидкости и силах крторые действуют на нее

1.1.3.1 Понятие о жидкости

Жидкостью в гидравлике называют физическое тело, которое способно изменять свою форму при воздействии на нее даже незначительных внешних сило.

Различают два вида условных жидкостей:

• капельные жидкости;

• газообразные жидкости

Капельные жидкости- это такая физическая среда которая в малых количествах при-нимает сферическую форму, а в больших количествах образует свободную поверхность.

Особенностью капельных жидкостей является то, что они мало изменяют свой объем при изменении давления и температуры, и теоретически считаются несжимаемыми. К капельным жидкостям относятся такие вещества, которые в стандартных условиях имеют агрегатное состояние – жидкость (вода, нефть,нефтянные продукты).

Газообразные жидкости- это такая физическая среда, которая в обычных условиях представляет собой газообразное вещество. Газообразные жидкости способны к значительному уменьшению своего объема под воздействием давления и температуры, а также к неограниченному расширению при отсутствии давления, то есть газы обладают большой степенью сжимаемости.

Несмотря на различие двух видов жидкостей, законы движения капельных жидкостей и газообразных при определенных условиях можно считать одинаковыми, когда скорости их движения значительно меньше скорости звука (М < 0,3).

В гидравлике условно жидкость разделяют на идеальную и реальную.

Идеальная жидкость- это такая жидкость, которая не обладает внутренним трением, так как отсутствует свойство вязкости, а также отсутствует трение о стенки сосудов и трубопроводов. Идеальная жидкость, кроме этого, обладает абсолютной несжимаемостью.

Идеальная жидкость введена в теорию гидравлики для облегчения и упрощения составления математических моделей, проведения расчетов и исследований.

Реальная жидкость- это жидкость, обладающая свойствами вязкости и сжимаемости.

1.1.3.2 Силы, которые воздействуют на жидкость

Жидкость в гидравлике рассматривается как сплошная непрерывная среда, заполняю-щая все пространство без пустот и промежутков. В гидравлике не учитывается молекулярное строение вещества и среда даже в малых обьемах считается состоящей из большого числа молекул.

Вследствиие текущести жидкости, на нее не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно лишь действие сил рассредоточенных по ее объему или поверхности.

В связи с этим силы, действующие на рассматриваемый объем, и являющиеся по отношению к нему внешними силами, условно разделяются на:

• массовые;

• поверхностные

Массовые силы-это такие силы, которые пропорциональны массе жидкого тела или объему для однородной жидкости.

К массовым силам относятся:

• силы тяжести;

• силы инерции

Силы тяжести-это такие силы, которые возникают под действием гравитационного ускорения и действуют на объем жидкости постоянно.

Силы инерции-это такие силы, которые действуют на объем жидкости под действием возникающих ускорений.

Поверхностные силы равномерно распределены по поверхности жидкости и пропор-циональны площади этой поверхности. Эти силы обусловлены непосредственным воздей-ствием соседних объемов жидкости на выделенный объем или же воздействием других тел (твердых или газообразных), соприкасающихся с данным жидким телом.

Пусть сосуд наполнен жидкостью. Если выделить внутри ее бесконечно малый объем жидкости, то на этот объем будут действовать силы со стороны соседних, таких же бесконечно малых объемов.

На свободную поверхность жидкости действует сила атмосферного давления. Кроме этого на жидкость действуют силы со стороны стенок сосуда.

В общем случае, поверхностная сила ΔR действует на площадку ΔS под некоторым углом. Для удобства рассчетов и исследований силу ΔR раскладывают на нормальную силу ΔP и касательную силу ΔT.

Нормальная сила ΔP называется силой давления. Касательная сила ΔT называется силой трения.

В гидромеханике для удобства как массовые силы так и поверхностные силы обычно рассматриваются в единичных силах, то есть отнесенных к характерным размерам.

Массовые силы относятся к единице массы, а поверхностные к единице площади. Поэтому единичная массовая сила численно равна ускорению (g или а), а единичная поверхностная сила численно равна напряжению поверхностной силы. Условно напряжение раскладывается на:

• нормальное;

• касательное напряжение

Нормальным напряжением называется гидромеханичнеское давление или просто давлением:

p = , н/м²

В общем случае давление в произвольнй точке жидкости равно пределу:

p =

Касательное напряжение в жидкости определяется по формуле:

τ =

Если давление отсчитывается от абсолютного нуля, то оно называется абсолютным.

Если давление отсчитывается от атмосферного давления, то оно называется избыточным.

В Международной системе единиц измерений (CI), за единицу давления принят Паскаль:

В технике продолжает использоваться система единиц МКГСС, в которой за единицу давления принята: