Контрольные вопросы.

- Поясните термины «жидкая среда», «капельные и газообразные жидкости».

- Какие основных два свойства характеризуют жидкую среду?

- Что представляет собой модель сплошной среды? Для чего она вводится в механику жидкостей и газов?

- Что называется плотностью массы жидкой среды, и какая её размерность?

- В чём проявляется свойство вязкости жидких сред в представлении Ньютона? Приведите закон (гипотезу) Ньютона о силах трения в жидкой среде при слоистом движении.

- Какими коэффициентами определяется вязкость, и от каких внешних факторов они зависят?

- В чём состоит отличие сил трения в жидкой среде от сил трения между твёрдыми телами?

- Какие жидкости называются аномальными (неньютоновскими) и что представляет собой так называемая идеальная жидкость?

- Какие внешние силы, действующие в жидкости, являются объектными, а какие – поверхностными?

- Как записать выражение объёмной силы через её напряжение в точке объема жидкости?

- Как записать выражение нормальной поверхностной силы через её напряжение в точке объёма?

- Что называется гидромеханическим давлением (давление жидкости), в чём состоит отличие давления от напряжения сжатия, и чем отличается давление жидкости от давления твёрдых тел?

- Объясните физическую сущность обобщённого закона Ньютона о механических напряжениях в сплошной среде.

- Что следует понимать под энергонапряжённостью жидкостей и газов?

1.2 Гидростатика. Изучаемые вопросы:

-Определение и задачи гидростатики. Гидростатическое давление.

-Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера и их интегрирование. Гидростатический парадокс.

-Закон Б.Паскаля. Манометрическое давление и вакуум. Приборы для измерения давления.

-Давление на твёрдые поверхности. Закон Архимеда.

-Потенциальная энергия и статический напор.

В гидростатике изучаются законы равновесия жидкости (газа) в состоянии покоя относительно выбранной системы координат. При отсутствии относительного перемещения слоёв жидкости понятие вязкости теряет смысл, поэтому возможен только один вид напряжений – нормальные напряжения сжатия, обусловленные давлением, которое называется гидростатическим давлением.

Дифференциальные уравнения гидростатики выводятся из условия равновесия внешних сил (объёмных) и нормальных (поверхностных), представленных интегралами по объёму от напряжений в точке объёма. В векторной форме дифференциальное уравнение гидростатики представлено суммой векторов напряжений от объемных и нормальных поверхностных сил. В аналитическом виде дифференциальные уравнения представлены системой трёх уравнений в проекции на оси координат (уравнения Л.Эйлера в частных производных).

Представлено интегрирование дифференциальных уравнений в поле действия объёмных сил тяжести и сил инерции, а также при незначительном влиянии этих сил по сравнению с силами давления.

Гидростатический парадокс объясняет причину разности сил давления на дно сосудов с жидкостью различной формы по сравнению с силой реакции на дно от основания, на котором установлены сосуды.

Закон Б.Паскаля утверждает, что поверхностное давления жидкости распределяется равномерно по всему объёму без изменения. На законе Паскаля основано действие различных гидростатических механизмов.

Избыток давления над атмосферным называется манометрическим давлением, а недостаток до атмосферного – вакуумом, (величина положительная). Приборы для измерения манометрического давления и вакуума подразделяется на жидкостные и механические.

Расчёт сил давления на твёрдые поверхности производится путём суммирования элементарных сил давления, выраженных через напряжение сжатия. Закон Архимеда трактует о величине подъёмной силы, действующей на погружённое в жидкость тело, равной весу жидкости, в объеме, вытесненной телом.

Потенциальная энергия объёма покоящейся жидкости состоит из энергии от действия силы тяжести и энергии обусловленной силами давления. Уравнение плотности потенциальной энергии представляет собой так называемое основное уравнение гидростатики.

В гидравлических системах низкого и среднего давления, в том числе в открытых системах, сообщающихся с атмосферой, гидростатическое давление представляет уравновешенным, столбом жидкости определенной плотности. Высота такого столба, измеряемая в м. называется гидростатическим напором.