Глава 1. Предмет и методы механики сплош- ной среды

1.1. Предмет механики сплошной среды

_{Предмет механики сплошной среды.}

Механика сплошной среды (МСС) часть механики, посвящен- ная изучению движения газообразных, жидких и твердых тел и сред с усложненными свойствами, в которых наряду со свойствами тел необходимо самосогласованно учитывать внешние воздействия на сре- ду, движение которой, в свою очередь, определяет внешние воздей- ствия. Примером таких сред может служить проводящая среда с электромагнитным полем. В этом случае уравнения, описывающие движение среды необходимо рассматривать совместно с уравнения- ми для электромагнитного поля, так как движение среды определя- ет токи, текущие в рассматриваемой среде, а последние генерируют электромагнитные поля, воздействующие на среду.

В теоретической механике изучают движения материальной точ- ки, дискретной системы материальных точек и абсолютно твердого тела. В МСС рассматриваются движения материальных тел, которые заполняют пространство непрерывно, сплошным образом, и рассто- яния между точками внутри тела меняются во время движения.

Помимо обычных материальных тел, подобных воде, воздуху или металлам, в МСС рассматриваются особые среды поля: электро- магнитное поле, поле излучений, гравитационное поле и другие поля.

Существует весьма много вопросов и задач, на которые мы еще не можем дать удовлетворительного ответа с помощью известных нам экспериментальных и теоретических методов. Примерами новых ак- туальных проблем являются: снижение сопротивления тел при дви- жении в воде с большими, порядка 100 м/с, скоростями; создание и удержание плазмы с температурой в миллионы градусов; выясне- ние особенностей поведения материалов при больших нагрузках и больших температурах (с учетом явление пластичности, ползучести и т.п.); определение сил, действующих на сооружения при взрывах; объяснение общей циркуляции воздуха в атмосфере и прогноз пого- ды; изучение механических процессов в растениях и живых организ- мах; проблемы эволюции звезд и явлений, связанных с процессами происходящими на Солнце, выявление солнечно-земных связей, и др.

1

_{Проблемы механики сплошной среды.}

Перечислим кратко некоторые наиболее существенные разрабо- танные проблемы МСС.

_{Проблема воздействия жидкости и газа на движущиеся в них те-}

ла.

_{Движение жидкости и газа по трубам и вообще внутри различных}

_машин.

Фильтрация движение жидкости сквозь почву и другие пори- стые среды.

Гидростатика равновесие жидкостей и тел, плавающих внутри и на поверхности жидкости; фигуры равновесия вращающихся масс жидкостей под действием гравитационных сил.

Волновые движения. Распространение волн в твердых телах; вол- ны на поверхности моря; волны на поверхности моря под ледовым покровом; волны, вызываемые движение корабля; распространение волн в каналах и реках; приливы; сейсмические процессы; звуковые колебания; общая проблема шума в различных средах и т.п.

Неустановившиеся движения газов с химическими превращения- ми при взрывах, горении и детонации, например в потоке воздуха, в цилиндрах поршневых машин или камерах реактивных двигателей и т.д.

Защита твердых тел от сгорания и сильного оплавления при входе с большой скоростью в плотные слои атмосферы.

_{Теория турбулентных движение газов и жидкостей.}

Проблема описания движения очень сильно сжатых жидкостей и газов с учетом усложненных физических свойств различных сред в таких состояниях, особенно при наличии высоких температур.

_{Явления, происходящие в сильно разреженных газах.}

Проблемы магнитной гидродинамики и исследование движений ионизованных сред плазмы с учетом их взаимодействия с элек- тромагнитным полем.

Наука о прогнозе погоды метеорология. Основные проблемы астрофизики и космогонии.

Исследование движений и равновесий твердых деформируемых тел. Теория упругости. Теория пластичности. Ползучесть материа- лов. Усталость материалов и учет явление наследственности в про- цессах движения и равновесия тел.

Прочность и разрушение конструкций из различных материалов. Механические проблемы, связанные с движение разного рода сме- сей, песков, снега и различных грунтов, сплавов, жидких растворов, суспензий и эмульсий, жидкостей с полимерными добавками и т.п.

Проблемы кавитации.