Сила внутреннего трения в жидкости

(1.10)

т. е. она прямо пропорциональна динамическому коэффициенту вязкости, площади трущихся слоёв и градиенту скорости.

В системе СИ динамический коэффициент вязкости имеет размерность . В системе СГС за единицу динамического коэффициента вязкости принимают пуаз (Пз). Размерность пуаза – Следовательно, или

При расчётах наиболее часто применяют кинематический коэффициент вязкости,

. (1.11)

В системе СИ кинематический коэффициент вязкости измеряется в (м²/с), в системе СГС – см²/с или стокс (Ст). Величину, в 100 раз меньшую стокса, называют сантистоксом.

В практике, наряду с упомянутыми единицами измерения вязкости жидкости, используют условный градус Энглера (⁰Е), определяемый одним из приборов для измерения вязкости – вискозиметром Энглера.

Под условным градусом Энглера понимают отношение времени истечения м³ (200 см³) испытуемой жидкости, при данной температуре из латунного цилиндрического сосуда с коническим дном через калиброванное отверстие диаметром 2,8 мм, к времени истечения из этого же сосуда м³ дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С.

По известному значению вязкости в условных градусах Энглера, кинематический коэффициент вязкости, , определяют по формуле

. (1.12)

Вязкость жидкостей в значительной степени зависит от температуры. и с увеличением температуры уменьшается. Кинематический коэффициент вязкости капельных жидкостей при давлениях слабо зависит от давления.

1.2. Гидростатическое давление и его свойства

Гидростатика изучает законы равновесия (покоя) жидкости.

Среднее гидростатическое давление

(1.13)

где сила, действующая перпендикулярно к поверхности; площадь поверхности.

Предел отношения

, (1.14)

представляет собой напряжение сжатия в точке и называется гидростатическим давлением в точке или гидростатическим давлением.

В покоящейся жидкости величина гидростатического давления направлено перпендикулярно к поверхности и не зависит от её ориентации в пространстве. Следовательно, как бы мы не проводили сечение через некоторую точку в жидкости, гидростатическое давление на площадках, включающих в себя эту точку, будет отличаться только направлением, сохраняя свою величину.

Уравнение поверхностей равного давления в жидкости

z = const. (1.15)

У равнение (1.15) описывает семейство горизонтальных плоскостей, параллельных плоскости x O y. Следовательно, по любой горизонтальной плоскости в покоящейся жидкости, находящейся в абсолютной системе координат, давление является величиной постоянной.

1.3. Основное уравнение гидростатики

Основное уравнение гидростатики

(1.16)

Для любых двух точек (рис. 2) данного объёма жидкости уравнение (1.16) можно записать в виде

(1.17)

Это уравнение выражает гидростатический закон распределения давления и называется основным уравнением гидростатики.

Постоянная величина, обозначенная h, называется гидростатическим напором.

1.4. Сила давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности

Сила давления на плоскую наклонную поверхность равна произведению смоченной жидкостью площади стенки на давление в её центре тяжести

. (1.18)

Центр давления всегда расположен ниже центра тяжести на величину отношения момента инерции площади относительно центральной оси ( ) к статическому моменту той же площади относительно свободной поверхности.

(1.19)

Здесь – момент инерции для площади прямоугольной формы определяется по формуле

где ширина прямоугольника; высота прямоугольника.

Сила давления жидкости на криволинейную поверхность

Горизонтальные составляющие силы давления жидкости на криволинейную поверхность равны силам давления на соответствующие вертикальные проекции криволинейной поверхности:

(1.20)

где и глубина погружения центра тяжести проекции криволинейной поверхности на координатную плоскость перпендикулярную оси и, соответственно, оси у.

Вертикальная составляющая численно равна весу тела давления

(1.21)

где – объём тела давления.