3. Ламинарное и турбулентное течение.

Существуют два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым) если жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят относительно друг друга, не перемешиваясь. Если в ламинарный поток ввести подкрашенную струйку, то она сохраняется, не размываясь по всей длине потока, так как частицы жидкости в ламинарном потоке не переходят из одного слоя в другой.

Ламинарное течение стационарно. При увеличении скорости или поперечных размеров потока характер течения изменяется. Возникает энергичное перемешивание жидкости. При турбулентном течении скорость частиц в каждом месте все время изменяется беспорядочном образом – течение нестационарно. Если в турбулентный поток ввести окрашенную струйку, то уже на небольшом расстоянии от места ее введения окрашенная жидкость равномерно распределяется по всему сечению потоко.

4. Силы сопротивления при движении тел в жидкостях. Закон Стокса. Число Рейнольдса.

При движении тел в жидкостях возникают силы сопротивления: это сила трения тела о жидкость и сила сопротивления, возникающая из-за разности давлений жидкости впереди и сзади движущегося тела. Согласно эмпирическому закону Стокса, сила трения тела о жидкость пропорциональная скорости движения тела, вязкости жидкостии линейным размерам тела. Сила трения зависит также от формы тела

,

- линейный размер тела,- коэффициент формы тела. Для шарика, и сила трения

.

При малых скоростях силы сопротивления обусловлены практически силами трения. В этом случае слои жидкости не перемешиваются и линии тока имеют вид как на рис.9.

Рис.9.

Движение будет ламинарным.

При увеличении скорости характер обтекания меняется. Позади тела образуются завихрения, и начинается перемешивание слоев жидкости. Характер движения становится турбулентным (рис.10).

Рис.10

В этом случае возникают различные давления в жидкости в точках 1 и 2 .Из уравнения Бернулли следует, что , и. Разность этих давлений обуславливает дополнительную силу

- площадь поперечного сечения тела,. Из уравнения Бернулли. Теперь

.

Критерием перехода движения жидкости из ламинарного в турбулентное служит равенство сил . Скорость тела, при которой это равенство выполняется, называется критической,.

или

- критическое число Рейнольдса.

Отношение называется числом Рейнольдса.

Вычисление числа Рейнольдса позволяет определить характер обтекания тела жидкостью. Если больше критического, то характер обтекания турбулентный, если меньше – ламинарный. Это важно знать при конструировании судов. Для определения формы подводной части судна по критическому числу Рейнольдса. Можно заранее определить критическую скорость, то есть скорость, больше которой силы сопротивления начинают резко возрастать.

Лекция 11 Физические основы молекулярно-кинетической теории газов.

1. История.

Молекулярная физика – раздел физики, изучающий строение и свойства вещества, исходя из молекулярно кинетической теории. Основные положения этой теории следующие:

1). Все тела состоят из большого числа атомов или молекул, которые находятся в состоянии хаотического движения.

2). Между атомами или молекулами существуют силы притяжения и отталкивания.

3). Средняя величина кинетической энергии хаотического движения атомов и молекул определяет температуру газа.

Идея об атомном строении вещества была высказана древнегреческим философом Демокритом. В 17 веке атомистический подход возродился вновь в трудах Ломоносова и др. Ломоносов выступил против теории теплорода - гипотетической жидкости, содержание которой в теле определяет степень его нагретости, то есть температуру. Ломоносов причину тепла видит во вращательном движении частиц. Во второй половине 19 века и начале 20 века атомистика превратилась в научную теорию.