Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физика лекции.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
5.38 Mб
Скачать

6.2.1 Горизонтальное течение жидкости

При горизонтальном течении жидкости (например, в горизонтальной трубе) , поэтому уравнение Бернулли приобретает вид

(6.6)

т.е. при горизонтальном течении жидкости в отсутствии трения сумма динамического и статического давлений одинакова во всех сечениях трубки тока. Из полученного уравнения и уравнения неразрывности струи (6.1) следует, что в местах сужения горизонтальной трубы скорость течения жидкости больше, а статическое давление меньше. Разность уровней в трубках ( ) определяет динамическое давление:

, (6.7)

откуда можно вычислить скорость потока

. (6.8)

6.2.2 Истечение жидкости из отверстия

Применим уравнение Бернулли к случаю истечения жидкости из небольшого отверстия в широком открытом сосуде. Выделим в жидкости трубку тока, одним сечением которой является её открытая поверхность, а другим – отверстие, через которое она вытекает (рис. 6.3).

Внешнее давление в обоих сечениях одинаково (равно атмосферному давлению). Поскольку сечение открытой поверхности много больше сечения отверстия ( ), то в соответствии с уравнением неразрывности струи (6.1) скорость перемещения открытой поверхности жидкости настолько мала, что ею можно пренебречь. Поэтому уравнение Бернулли (6.5) имеет вид:

Р ис. 6.3 Истечение жидкости из отверстия

откуда ,

где – высота открытой поверхности жидкости над отверстием в сосуде; .

Тогда формулу для скорости истечения жидкости из отверстия, которая называется формулой Торричелли, можно записать так:

. (6.9)

Из формулы видно, что скорость истечения жидкости из малого отверстия, находящегося на глубине под открытой поверхностью, совпадает со скоростью, которую приобретает любое тело, свободно падая с высоты .

Струя жидкости, вытекающая из отверстия в сосуде, уносит с собой импульс

, (6.10)

где – масса вытекшей жидкости; – плотность жидкости; – площадь сечения отверстия; – скорость струи; – время истечения. Этот импульс сообщается вытекающей жидкости сосудом. По третьему закону Ньютона сосуд получает от жидкости импульс , т. е. испытывает действие силы

, (6.11)

которая называется реакцией вытекающей струи. Если сосуд поставить на тележку, то под действием тележка с сосудом начнёт двигаться в направлении, противоположном движению струи.

Найдём значение силы реакции, воспользовавшись выражением (6.9), для скорости истечения жидкости из отверстия

........................................(6.12)

Движение, возникающее в результате реакции вытекающей струи жидкости или газа, называется реактивным.

6.3 Вязкость

Вязкостьсвойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одного слоя жидкости относительно другого. При этом между слоями возникает сила внутреннего трения, направленная по касательной к их поверхности

, (6.13)

где – градиент скорости, показывающий, как быстро изменяется скорость при переходе от слоя к слою в направлении ; – площадь соприкосновения слоёв; коэффициент динамической вязкости (или просто вязкость), зависящий от природы жидкости. В результате действия силы трения быстрые слои ускоряют медленные и, наоборот, медленные слои тормозят прилегающие к ним быстрые слои.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]