РЕАЛЬНЫЕ И ИДЕАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ

При скоростях движения жидкостей и газов, значительно меньших скорости звука, для изучения характеристик движения с некоторыми допущениями можно использовать одни и те же законы движения. В связи с чем под термином «жидкость» в дальнейшем будем подразумевать и газы, считая капельные жидкости несжимаемыми жидкостями, а газы – сжимаемыми жидкостями.

Термин «несжимаемая жидкость» для капельных жидкостей связан с тем, что эти жидкости практически не изменяют свой объем с изменением давления. В связи с чем в гидромеханике принято этим изменением объема в капельных жидкостях пренебрегать.

Основными свойствами жидкостей являются сплошность и текучесть. Условие сплошности для жидкости выполняется в случае, если размеры рассматриваемых объемов жидкости значительно превосходят характеристики молекул и их движения (размеры, длина свободного пробега и проч.). Следовательно, в гидромеханике отвлекаются от дискретного молекулярно-атомного строения вещества, считая, что все пространство непрерывно заполнено веществом.

Текучесть – это свойство жидкости, при котором она принимает форму той емкости, где находится. Текучесть обусловлена тем, что жидкость в покоящемся состоянии не способна сопротивляться внутренним касательным усилиям, т.е. усилиям, действующим вдоль поверхности сдвига. Следовательно, жидкости мало сопротивляются деформациям сдвига (взаимному скольжению слоев жидкости), т.е. обладают хорошей подвижностью или текучестью.

Для оценки способности жидкости сопротивляться деформациям сдвига вводится понятие вязкости. Текучесть – это величина, обратная вязкости.

Учет внутреннего трения (вязкости) значительно усложняет изучение законов движения жидкости. В связи с чем в гидромеханике вводится понятие идеальной (невязкой) жидкости. Идеальная жидкость характеризуется абсолютной подвижностью (отсутствием сил взаимодействия между молекулами) и абсолютной неизменяемостью в объеме при изменении температуры или под действием каких-либо сил. Таким образом, в идеальной жидкости отсутствуют касательные напряжения при ее движении, т.е. она не сопротивляется сдвигающим усилиям.

Введение понятия идеальной жидкости оказалось весьма полезным в гидромеханике ввиду того, что для многих математических задач могут быть получены аналитические решения, позволяющие качественно оценить изучаемые процессы в реальной жидкости. Для получения более точных количественных оценок вводятся дополнительные коэффициенты, учитывающие влияние того или иного фактора.

§ 1.4. РАЗМЕРНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ
В ГИДРомеханИКЕ

Наука о точных измерениях называется метрологией. Метрология рассматривает единицы физических величин, эталоны, служащие для их воспроизведения, способы передачи правильных значений единиц от эталонов к образцовым рабочим мерам и измерительным приборам, методы и средства точных измерений и обработку результатов измерений.

Под физической величиной понимается количественная характеристика физического тела, явления или процесса. Измерением называется действие, выполняемое с помощью средств измерения и имеющее целью нахождение числового значения измеряемой величины в принятых единицах. Единицей измерения называется значение физической величины, принятое за основание сравнения для количественной оценки величин того же рода.

Единицы измерения бывают независимыми (исходными, основными) и производными. Основными являются единицы, размер которых устанавливается произвольно, независимо от размеров других единиц. Совокупность единиц, охватывающих все или отдельные области измерения, представляет собой систему единиц. Различные системы единиц отличаются друг от друга тем, какие единицы приняты за основные.

При изучении свойств жидкости необходимо принять определенную систему единиц измерения ее характеристик. С 1 января 1963 г. в нашей стране был введен в действие ГОСТ 9867-61 «Международная система единиц», согласно которому для всех областей науки и промышленности устанавливается Международная система единиц измерения СИ (система интернациональная), принятая в 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам. В этой системе за единицу измерения длины, массы, времени и температуры соответственно приняты метр (м), килограмм (кг), секунда (с), Кельвин (К).

Ранее в гидравлике широко использовались физическая (СГС) и техническая (МКГСС) системы единиц измерения. Основными единицами измерения в физической системе приняты сантиметр (см) – грамм (г) – секунда (с), в технической – метр (м) – килограмм-сила (кгс) – секунда (с). Ввиду того

Таблица 1.1

что многие учебники, а также значительная часть технической литературы построены на использовании единиц измерения СГС и МКГСС, необходимо иметь таблицу соответствия единиц измерения физических величин в различных системах (см. табл. 1.1).