- •15.2.Уравнение гидростатики эйлера
- •15.3.Уравнение поверхности уровня
- •15.4.Закон паскаля
- •15.5.Сообщающиеся сосуды
- •15.5.1.Сообщающиеся сосуды заполнены однородной жидкостью
- •15.5.2.Сообщающиеся сосуды заполненные неоднородной жидкостью
- •15.5.3.Закон архимеда Тело погружено в жидкость (рис. 73).
- •На его поверхность со стороны жидкости действуют силы давления, выделим в теле объем малого сечения, ось которого вертикальна. На верхнюю и нижнюю грани этого объема действуют силы давления:
- •15.6. Механика движущихся жидкостей. Введение
- •Определения
- •15.7.Расход жидкости
- •15.8.Уравнение неразрывности струи жидкости
- •15.9.Уравнение бернулли
- •15.10.Примеры применения закона бернулли
- •15.10.1.Формула торичелли
- •15.10.2Трубка пито
- •15.11.Реакция струи жидкости
- •15.12.Ламинарнре и турбулентное течение жидкости. Число рейнольдса.
- •15.13. Формула пуазейля
- •16.Колебательное движение
- •2. Собственные колебания
- •3. Затухающие колебания
- •4. Вынужденные колебания
- •16.5. Добротность колебательных систем
- •6. Маятники
- •16.5.Математический маятник
- •16.7.Пружинные маятники
- •16.7.ФизИческий маятник
- •16.8.Оборотный маятник
- •16.10.Дуговой маятник
- •16.11. Маятники Фуко и Фруда.
15.5.3.Закон архимеда Тело погружено в жидкость (рис. 73).
Рис.73.
На его поверхность со стороны жидкости действуют силы давления, выделим в теле объем малого сечения, ось которого вертикальна. На верхнюю и нижнюю грани этого объема действуют силы давления:
Равнодействующая сил давления в проекции на вертикальную ось равна:
где: dS - проекция dS1 (или dS2) на горизонтальную плоскость. Разность давлений по закону Паскаля равна
где: dZ - разность уровней центров граней выделенного объема. Тогда равнодействующая сил давления равна
где dV - величина выделенного объема.
Вертикальная проекция сил давления, действующих на всю смоченную поверхность тела, может быть получена путем интегрирования предыдущего выражения:
т.е. сила, действующая со стороны жидкости на погруженное в нее тело по величине равна весу жидкости, вытесненной телом.
Формулировка закона: на тело, погруженное в жидкость действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме, вытесненном телом , и приложенная в той точке смоченной поверхности тела, в которой вертикаль, проведенная через центр масс вытесненной жидкости, пересекает эту поверхность.
Существенным в формулировке закона Архимеда является правильное указание точки приложения выталкивающей силы. Действительно, поскольку сила Архимеда обусловлена действием распределенных по поверхности сил давления со стороны жидкости, то и равнодействующая сил давления должна быть приложена к смоченной поверхности тела (но не к центру масс вытесненной жидкости, как это часто утверждается). Кроме того, наличие в плавающем теле деформаций можно объяснить только при таком рассмотрении силы Архимеда.
15.6. Механика движущихся жидкостей. Введение
При изучении движения жидкостей и газов применяются различные способы описания движения. Наиболее часто используется метод, предложенный Эйлером. Но Эйлеру в области пространства, занятой движущейся жидкостью, выделяется точка, в которой определяются параметры движения различных жидких частиц, проходящих через эту точку в различные моменты времени.
Основной задачей механики движущейся жидкости является нахождение распределений скорости, плотности и давления по потоку жидкости:
Для установившегося потока, когда параметры потока в фиксированной точке его не изменяются с течением времени, задача сводится к нахождению распределений:
Ещё более упрощается задача для идеальной жидкости. В случае установившегося потока идеальной жидкости необходимо найти распределения:
Определения
1.Линией тока называют кривую, в каждой точке которой касательные к ней совпадают по направлению с вектором скорости в данный момент времени.
2.Поверхностью тока называют поверхность, образованную линиями в тока.
3.Поверхность тока, проходящую через замкнутый контур, называют трубкой тока.
4.Часть потока жидкости, ограниченную трубкой тока, называют струёй жидкости.
Пpи установившемся потоке жидкость внутри трубки тока а движется как в трубке с твердыми стенками.
15.7.Расход жидкости
Различают объемный, массовый и весовой расходы жидкости. Объемным расходом называют объем жидкости, протекающий в единицу времени через заданную площадку. Для площадки элементарно малой площади dS объемный расход равен:
Аналогично массовый расход определяется величиной протекающей через площадку массы жидкости в единицу времени:
Вес жидкости, протекающей через площадку в единицу времени, называют весовым расходов:
В этих выражениях: - скорость жидкости, - плотность жидкости, - удельный вес жидкости.