Вязкость (внутреннее трение). Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей
Вязкость (внутреннее трение). Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей - Лекция, раздел Механика, ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ...
Вязкость (внутреннее трение) — это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой.
, (1.88)
В результате инерции частиц в этих слоях появляются силы, противодействующие происходящим в них изменениям движения, а это и есть трение (внутреннее).
Сила внутреннего трения
, (1.89)
где h коэффициент пропорциональности, зависящий от природы жидкости, называется динамической вязкостью (или просто вязкостью).
h=[Па.с].
Вязкость зависит от температуры, причем характер этой зависимости для жидкостей и газов различен (для жидкостей h c увеличением температуры уменьшается, у газов, наоборот, увеличивается), что указывает на различие в них механизмов внутреннего трения. Особенно сильно от температуры зависит вязкость масел. Например, вязкость касторового масла в интервале 18-400С падает в четыре раза. Русский физик П. Капица (1894-1984) открыл, что при температуре 2,17 К жидкий гелий переходит в сверхтекучее состояние, в котором его вязкость равна нулю.
Существует два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным(слоистым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным(вихревым), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа).
Английский ученый О. Рейнольдс (1842-1912) установил, что характер течения зависит от безразмерной величины, называемой
числом Рейнольдса:
(1.90)
где g = h/r - кинематическая вязкость; r — плотность жидкости;
<> — средняя по сечению трубы скорость жидкости; d — характерный линейный размер, например, диаметр трубы.
Вычисляя числа Рейнольдса для разных жидкостей и газов, нашли, что переход от ламинарного движения к турбулентному происходит
при значении Rе ~ 1160:
если Re < 1160 — движение ламинарное;
если Re> 1160 — движение турбулентное.
Для воды в водопроводных трубах 1200 < Re< 2000.
Если число Рейнольдса одинаково, то режим течения различных жидкостей (газов) в трубах разных сечений одинаков.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНЮ ЗАДАЧ
1. Бердинская Н.В., Нижникова В.О., Ясько С.С. Кинематика и динамика вращательного движения. Методические указания по решению задач. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004.
2. Данилов
Предмет, задачи и методы физики
Мир есть закономерное движение материи, совершающееся в пространстве и времени. Каждая наука занимается изучением определенных форм движения материи.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
Механика– часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.
Механическое движение
Скорость.
Скорость- является векторной величиной, которая определяет как быстроту движения, так и его направление в данный момент времени.
Средняя скоростьэто скорость те
Ускорение
Ускорение- это физическая величина, характеризующая быстроту изменения вектора скорости.
Средним ускорением
Угловая скорость и угловое ускорение.
Любое движение твердого тела можно представить как комбинацию поступательного и вращательного движений.
Поступательное движение– это движение, при котором любая прямая, жестк
Основы динамики.
Сила – это векторная физическая величина, характеризующая взаимодействие тел.
Взаимодейс
Законы Ньютона.
Первый закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны дру
Силы трения
Силы трения возникают при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга.
Трение, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, называется в
Сухое трение
Различают три вида сухого трения: трение покоя, трение скольжения и трение качения.
Трение покоя.
Силы упругости
При деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Эта сила возникает вследствие электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества.
Закон сохранения импульса
Совокупность взаимодействующих между собой тел образует механическую систему.
Если движение таково, что размеры и формы отдельных тел, образующих систему, не играют роли, то
Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.
Системы отсчета, движущиеся ускоренно относительно одной из инерциальных систем отсчета, называются неинерциальными.
Рассмотрим две системы отсчета, движущиеся друг относительно дру
Работа и энергия
Энергия- универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. В механике различают два вида энергии : энергию определяемую скоростями тел - кинетическую энергиюи энергию, кото
Потенциальная энергия
Потенциальная энергия- механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером сил взаимодействия между ними.
Если работа, совершаемая действующими сил
Работа внешних сил при вращении твердого тела.
Рассмотрим теперь вращение тела с энергетической точки зрения. Допустим, что в некоторой точке тела приложена сила (в плоскости, перпендикулярной оси вращения), направление которой совпадает с век
Давление в жидкости и газе.
Молекулы газа, совершая беспорядочное, хаотическое движение, не связаны или слабо связаны силами взаимодействия, поэтому они движутся свободно и в результате соударений стремятся
Метод Стокса.
Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.
Сила тяжести
Р =
Метод Пуазейля.
Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Рассмотрим капилляр радиусо
Постулаты специальной теории относительности.
Классическая механика Ньютона, как теория движения, долгое время находилась в полном согласии с опытом, пока не были проведены эксперименты по определению скорости света. Применение
Релятивистская кинематика
1. Из преобразований Лоренца видно, что относительные скорости имеют верхнюю границу u< с, при u> с
, (1.88)
, (1.89)
(1.90)
> — средняя по сечению трубы скорость жидкости; d — характерный линейный размер, например, диаметр трубы.
Новости и инфо для студентов