1.3. Силы, действующие на жидкость.
Гипотеза сплошной среды рассматривает жидкость как непрерывную среду, заполняющую пространство без пустот и промежутков, т. е. отвлекаются от молекулярного строения жидкости, и даже малые ее частицы, считают состоящими из бесконечно большого числа молекул.
Вследствие текучести (подвижности частиц) в жидкости действуют силы не сосредоточенные, а непрерывно распределенные по ее объему (массе) или поверхности.
Внешние силы, действующие на жидкость, разделяют на массовые (объемные) и поверхностные.
Массовые силы в соответствии со вторым законом Ньютона пропорциональны массе жидкости или, для однородной жидкости, ее объему. К ним относятсясила тяжести исилы инерции переносного движения, действующая на жидкость при относительном ее покое в ускоренно движущихся сосудах или при относительном движении жидкости в руслах, перемещающихся с ускорением.
Поделив массовую силу на массу, в правой части закона Ньютона получим ускорение равное единичной массовой силе.
Поверхностные силынепрерывно, распределены по поверхности жидкости и при равномерном их распределении пропорциональны площади этой поверхности. Эти силы обусловлены непосредственным воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или же воздействием других тел (твердых или газообразных), соприкасающихся с данной жидкостью. Как следует из третьего закона Ньютона, с такими же силами, но в противоположном направлении, жидкость действует на соседние с нею тела.
В общем случае поверхностная сила ΔR, действующая па площадке ΔS, направлена под некоторым углом к ней, и раскладывается на нормальнуюΔР и тангенциальнуюΔТ составляющие (рис. 1.7). Первая называетсясилой давления, а вторая -силой трения.
1.4.Давление жидкости.
Отношение поверхностной силы к площади, на которую она действует, дает напряжение поверхностной силы, которое также можно разложить на нормальную и касательную составляющие.
В общем случае давление в данной точке равно пределу, к которому стремится отношение силы давления ΔРк площади ΔS, на которую она действует, при стремлении ΔSк нулю.
Гидростатическим давлением в покоящейся жидкости называется напряжение сжатия:
р = limΔР /ΔS (2.1)
ΔS→0
Если сила давления ΔР равномерно распределена по площадке ΔS то, среднее давление определяют по формуле
р= ΔР /ΔS. (2.1)
Касательное напряжение в жидкости, т. е. напряжение трения, обозначается буквой τи выражается подобно давлению пределом
τ = limΔT /ΔS (2.3)
ΔS→0
1.5.Абсолютное и избыточное давление. Разряжение.
1.5.1.Давление, измеренное от абсолютного нуля, называют абсолютным. В технике отсчитывают давление от абсолютного условного нуля, за который принимается давление атмосферного воздуха на поверхности земли, равное примерно одной атмосфере или 1 кГ/см2=105Па. Расположение абсолютного нуля в атмосфере относительно земной поверхности может быть определено по формуле основного гидростатического закона при условии, что мы принимаем плотность воздуха постоянной и равной ρ = 1,25 кг/м2.
h= Р/ρg= 105/(1,25*9,81) = 8154 м.
1.5.2. Давление, измеренное от атмосферного давления Рат, называют избыточным Ризб или манометрическим, потому что его измеряют различными приборами в том числе манометрами.
Абсолютное давление равно
Рабс = Рат +Ризб
1.5.3. Вакуумом или разряжением называется недостаток давления до атмосферного. Вакуум определяется, как разность между атмосферным давлением и абсолютным, если абсолютное меньше атмосферного.
Рвак = Рат - Рабс
Рассмотрим подробнее соотношения между абсолютным и избыточным давлением.
Обычное выражение для гидростатического закона: Р= Ро+ ρgh.