Физика. Лекция 359.Основные понятия гидродинамики. Уравнение непрерывности.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На этой лекции мы приступаем к изучение последнего раздела механики, который входит в наши планы. Этот раздел называется "движение жидкостей и газов".

Стоит отметить интересный факт, что задачи, которые мы с вами будем рассматривать занимают в современной науке 90 процентов времени от расчетов проводимых супер-компьютерами во всем мире. В 90 процентов машинного времени сверхмощные супер компьютеры тратят на то, что бы рассчитывать обтекание газами и жидкостями различных крыльев, ракет и т.д и.т.п.

Оставшиеся 10 процентов времени супер-компьютеров заняты, тем, что они просчитывают спец эффекты в Голливудских фильмах...но это не точно. Так что вот на самом деле какие сложные задачи для супер-машин существуют у нас на Земле. Но мы, конечно, не будем так глубоко рассматривать эти задачи, а познакомимся только поверхностно.

И так перед тем как изучать какое-то явление в деталях вводится язык, на котором описывается это явление и как раз сейчас мы с вами будем этим заниматься. Давайте вспомним сначала, как мы изучали поступательное движение. Мы заменили тело материальной точкой и рассматривали движение материальной точки...более сложная ситуация, если размерами тела уже нельзя пренебречь, то тогда мы уже рассматривали движение тела как совокупность двух одновременно происходящих движений. Поступательное движение центра масс и вращение вокруг центра масс. Такой способ нам подходил почему? Потому что мы имели дело с твердым телом, если тело вращается, то любая точка вокруг оси за определенное время поворачивается на один и тот же угол, потому что это твердое тело. А сейчас мы имеем дело с совершенно другим объектом: с жидкостью или с газом. Это не твердое тело, поэтому такой подход здесь тоже не работает и приходится вырабатывать совершенно новые подходы. Оказывается существует два способа описания течения жидкости или газа. Жидкость и газ практически одно и тоже. Когда мы с вами говорим жидкость, то, в принципе, можно говорить и газ. И как вы думаете, чем отличается жидкость от газа? Расстоянием между молекулами...хорошо, но, ведь, этим не занимается механика, она не интересуется молекулярным строением, а внешне без детализации? Газ можно сжать. Жидкость при этом считается практически не сжимаемой. Значит, разница между гидродинамикой и аэродинамикой состоит в том, что плотность жидкости одна и та же, считается в теории, а плотность газа зависит от давления. На самом деле это одна наука, просто, аэродинамика более усложненный вариант гидродинамики.

Так что когда мы говорим жидкость можно с таким же успехом говорить и о газе. и так есть два подхода к описанию жидкости и газа.

Второй подход...более близок к теоретическому анализу...

И так мы очень кратко и поверхностно рассмотрели два подхода... а теперь давайте пойдем дальше...

Какие различают виды течения жидкости или газа? И сейчас пользуясь первым подходом мы нарисуем совокупность движения частиц жидкости или газа для двух видов течения.

Стационарное - это такое течение в каждой точке, которого скорость движения жидкости не меняется со временем

Давайте запишем еще один термин. Мы знаем, что существует жидкое трение при тела в жидкости или газе возникают силы сопротивления или силы жидкого трения. Так вот существует еще одно определение жидкости - идеальная жидкость

Идеальная жидкость - это такая жидкость в которой отсутствуют силы внутреннего трения.

И теперь мы с вами сузим задачу из всех видов течения мы с вами сосредоточимся на таком виде течения: стационарное ламинарное течение идеальной несжимаемой жидкости. Это то о чем мы будем в дальнейшем говорить. Понятно, что часть эффектов мы выбрасываем от того, что жидкость не сжимаемая и поэтому в ней невозможно существование волн, например, звук не может распространяться в несжимаемой жидкости, потому что звук - это волна сжатия и это пропадает. И оказывается, что существует очень много явлений, которые стоит изучить в приведенном нами упрощенном варианте. И опять-таки нам надо продолжить формировать язык на котором мы будем говорить. Продолжаем...давайте запишем некоторые определения...

Линия тока - траектория по которой движется данная частица жидкости.

Следующее определение...трубка тока...

Трубка тока - пучок линий тока, ограниченный замкнутым контуром

Следующий термин - поток жидкости.

Поток жидкости через данное сечение - это физическая величина равная отношению объема жидкости, протекающей через это сечение за некоторый промежуток времени к длительности этого промежутка.

И так мы рассмотрели ситуацию, когда жидкость телка по трубе одинакового сечения на всем промежутке, а теперь давайте рассмотрим ситуацию, когда жидкость течет по трубе переменного сечения.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора