Жидкость. Классиф. Силы, действующ н ажидкость.

История развития дисциплины.

Первым научным трудом о гидравлики можно считать трактат Архимеда плавающих телах" (250 г. до н.э.). На рубеже 16-17 веков Леонардо да Винчи написал исследование "О движении и измерении воды".Последующие главнейшие работы принадлежат Галилею, Торичелли Паскалю, Ньютону. Торичелли сформулировал главный закон истечения идеальной жидкости из отверстий, Паскаль установил закон о передаче давления внутри жидкости, Ньютон высказал гипотезу о внутреннем трении в жидкости.Но как самостоятельная наука гидравлика начала формироваться только после работ М.Ломоносова, Д Бернулли и Л.Эйлера. В18 веке были установлены основные законы гидравлики, ставшие ее основой.В 19 веке в области гидравлических исследований можно отнести работы французского ученого Шези - изучавшего равномерное движение жидкости Вентури - исследовавшего истечение через насадки; Вейсбиха- местные и путевые сопротивления; Базена- истечение жидкости через водосливы; О. Рейнольдса -режимы движения жидкости. Большую роль в развитии гидравлики (19 в.) сыграли русские ученые: И.С. Громек (ур-«Громека для вихревого движения жидкости); Профессор Н. Е. Жуковский (рассмотрел явление гидравлического удара, разработал теорию о подъемной силе крыла).В наше время а современной инженерной гидравлике ведущая роль принадлежит академику Павлавскому Н.Н., который исследовал важные проблемы в области равномерного и неравномерного движения жидкости, разработал новые методы расчета фильтрации под гидротехническими сооружениями. Большой практический интерес представляют работы в области теории неравномерного движения Рахманова, Чертоусава, Чугаева, Леей.Крупные исследования турбулентного режима движения жидкости выполнены академиком Колмагоровым, учеными Великановым, и Гуржиенко.В случае понятие о единичной массовой силе совпадает с определением ускорения. Если жидкость, находится под действием только сил тяжести, то единичной силой является ускорение свободного падения: g=M_g/М.где M_g - масса жидкости. Если жидкость находится в сосуде, движущимся с некоторым ускорением а, то жидкость в сосуде будет обладать таким же ускорением (ускорением переносного движения): а=Mа/М.Поверхностные силы равномерно распределены по поверхности и пропорциональны площади этой поверхности. Эти силы, действуют со стороны соседних объёмов жидкой среды, твёрдых тел или газовой среды В общем случае и называется напряжением. Нормальная составляющая поверхностных сил называется силой давления Р, а напряжение (единичная сила) называется давлением): р=(Р/S)*S где S-площадь поверхности. Напряжение тангенциальной составляющей поверхностной силы(касательное напряжение г) определяется аналогичным образом (в покоящейся жидкости Т=0)r=T/SВеличина давления (иногда в литературе называется гидростатическим давлением) в системе СИ измеряется в Паскалях.1Па=1н/м².Поскольку эта величина очень мала, то величину давления принято измерять в мега-паскалях МПа 1МПа = 1* 10⁶Па.В употребляемой до сих пор технической системе единиц давление измеряется
в технических атмосферах, ат,1 ат =1кг/см² = 0,1 МПа, 1 МПа = 10 ат. В технической системе единиц давление кроме технической атмосферы измеряется также в физических атмосферах, А 1А = 1.033 ат. Различают давление абсолютное, избыточное и давление вакуума. Абсолютным давлением называется давление в точке измерения, отсчитанное от нуля Если за уровень отсчёта принята величина атмосферного давления, то разница между абсолютным давлением и атмосферным называется избыточным давлением.Р_изб= Р_абс - Р_а.Если давление, измеряемое в точке ниже величины атмосферного давления, то разница между замеренным давлением и атмосферным называется давлением вакуума

Р_изб= Р_а – Р_в

Жидкость. Классиф. Силы, действующ н ажидкость.

Жидкостью в гидравлике называют физическое тело способное изменять свою форму при воздействии на нее сколь угодно малых сил. Различают два вида жидкостей: жидкости капельные и жидкости газообразные. Основной отличительной особенностью капельных и газообразных жидкостей является способность сжиматься (изменять объем) под воздействием внешних сил. Капельные жидкости трудно поддаются сжатию, а газообразные жидкости (газы) сжимаются довольно легко, т.е. при воздействии небольших усилий способны изменить свой объем в несколько раз. В гидравлике рассматриваются реальная и идеальная жидкости. Идеальная жидкость в отличие от реальной жидкости не обладает внутренним трением, а также трением о стенки сосудов и трубопроводов, по которым она движется. Идеальная жидкость также обладает абсолютной несжимаемостью. Такая жидкость не существует в действительности, и была придумана для облегчения и упрощения ряда теоретических выводов и исследований.

На жидкость постоянно воздействуют внешние силы, которые разделяют на массовые и поверхностные.

Массовые: силы тяжести и инерции. Сила тяжести в земных условиях действует на жидкость постоянно, а сила инерции только при сообщении объему жидкости ускорений (положительных или отрицательных).

Поверхностные: обусловлены воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или воздействием других тел.

Рассмотрим сосуд, наполненный жидкостью. Если выделить в нем бесконечно малый объем жидкости, то на этот объем будут действовать силы со стороны соседних таких же бесконечно малых объемов (рис.1.4). Кроме этого на свободную поверхность жидкости действует сила атмосферного давления Pатм и силы со стороны стенок сосуда.

Если на жидкость действует какая-то внешняя сила, то говорят, что жидкость находится под давлением. Обычно для определения давления жидкости, вызванного воздействием на нее поверхностных сил, применяется формула (Н/м2) или (Па),

Рис. 1.4. Поверхностные силы

где F - сила, действующая на жидкость, Н (ньютоны);

S - площадь, на которую действует эта сила, м² (кв.метры).

Если давление Р отсчитывают от абсолютного нуля, то его называют абсолютным давлением Рабс. Если давление отсчитывают от атмосферного, то оно называется избыточным Ризб. Атмосферное давление постоянно Ра = 103 кПа

За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят паскаль - давление вызываемое силой 1 Н, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м²:

1 Па = 1 Н/м² = 10-3 кПа = 10-6 МПа.

Размерность давления обозначается как "Па" (паскаль), "кПа" (килопаскаль), "МПа" (мегапаскаль). В технике в настоящее время продолжают применять систему единиц МКГСС, в которой за единицу давления принимается 1 кгс/м².

1 Па = 0,102 кгс/м² или 1 кгс/м² = 9,81 Па.