1. Страница 1. Течение жидкостей или газов
Движение жидкостей или газов представляет собой сложное явление. Для его описания
используются различные упрощающие предположения (модели). Не оказывая
сопротивления изменению формы, жидкости и газы, тем не менее, сопротивляются
изменению объёма. Газы обладают способностью к неограниченному расширению, т. е.
заполняют полностью предоставленный им объём. Напротив, для жидкости характерен
определённый собственный объём, который лишь незначительно меняется при изменении
внешнего давления. Во многих случаях изменение объёма жидкости бывает столь малым,
что им можно полностью пренебречь и рассматривать жидкость как несжимаемую, т. е.
имеющую постоянную плотность. Такая жидкость называется абсолютно несжимаемой.
Как и в случае абсолютно твёрдого тела, применимость представления об абсолютно
несжимаемой жидкости определяется не столько свойствами самой жидкости, сколько
условиями, в которых она находится. Например, при изучении распространения звуковых
волн в жидкости всегда необходимо учитывать её сжимаемость, в то время как при
изучении движения потоков не только жидкость, но и газ часто можно рассматривать как
несжимаемые.
В простейшей модели жидкость (или даже газ) предполагается несжимаемыми и
идеальными (т. е. без внутреннего трения между движущимися слоями).
При движении идеальной жидкости не происходит превращения механической энергии во
внутреннюю, поэтому выполняется закон сохранения механической энергии.
Стационарным принято называть такой поток жидкости, в котором не образуются вихри.
В стационарном потоке частицы жидкости перемещаются по неизменным во времени
траекториям, которые называются линиями тока. Опыт показывает, что стационарные
потоки возникают только при достаточно малых скоростях движения жидкости.
Если сечение потока жидкости достаточно велико, то частицы жидкости перемещаются по
линиям тока при стационарном течении. Например, при истечении идеальной
несжимаемой жидкости из отверстия в боковой стенке или дне широкого сосуда линии
тока начинаются вблизи свободной поверхности жидкости и проходят через отверстие.
Рисунок 1.22.3.
Истечение жидкости из широкого сосуда
В целом ряде практически важных случаев поведение обычной жидкости в пределах
известной погрешности эксперимента согласуется с результатами, предсказываемыми
теорией движения идеальной несжимаемой жидкости.