Лекция № 1

Предмет гидравлика. Жидкость и ее физические

свойства. Гидростатика. Силы, действующие в

жидкости. Давление и его свойства.

Гидравлика - отрасль механики, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и разрабатывающая способы применения этих законов к решению практических задач.

Гидравлика делится на две части: гидростатика и гидродинамика. Первая изучает законы покоящейся жидкости, а вторая – законных их движения. Гидравлика тесно связана с физикой, теоретической механикой и математикой.

Ввиду сложностей явлений, наблюдающихся в движущейся жидкости, в гидравлике прибегают к экспериментам, обобщая которые получают эмпирические зависимости.

В гидравлике рассматривают потоки жидкости, ограниченные и направленные твердыми стенками.

Из сочинений древнего мира, посвященных вопросам гидравлики, наиболее значимым является трактат Архимеда «О плавающих телах», написанный примерно за 250 лет до н.э. Далее следуют работы Леонардо да Винчи (1452 – 1519 г.г.), который занимался теорией плавания тел и истечением жидкостей из отверстий. Дальнейшие работы в области гидравлики связаны с именами Г. Галилея, Б. Паскаля, И. Ньютона и других.

Прежде чем перейти к изучению основных физических свойств жидкости, остановимся на единицах измерения, принятых в гидравлике:

Ø объемный расход [ м³/c ]

Ø массивный расход [ кг/с ]

Ø скорость течения [ м/с ]

Ø ускорение [ м/с³ ]

Ø сила [ Н ]

Ø давление, напряжение, модуль упругости Н/м² [ Па ]

Ø динамическая вязкость [ Па ^. с ], [ Н ^. с/м² ]

Ø кинематическая вязкость [ м²/с ]

Ø плотность [ кг/м³ ]

Ø удельный вес [ Н/м³ ]

Ø работа [ Дж, Н ^. м ]

Ø мощность [ Вт ]

Основные физические свойства жидкости

Жидкость. Физические тела, состояние которых находится в промежуточной фазе между твердыми и газообразными, называются жидкостями. Жидкость обладает следующими свойствами:

- Она мало изменяет свой объем при изменении давления и температуры; в этом она схожа с твердым телом.

- Обладает текучестью, благодаря чему жидкость не имеет собственной формы и принимает ту, куда она налита; в этом она сходна с газом.

Жидкости, встречающиеся в природе – реальные – столь мало изменяют свой объем при обычном изменении давления и температуры, что этими изменениями можно пренебречь. Поэтому в гидравлике жидкости рассматривают как абсолютно несжимаемое тело.

В том случае, когда жидкость находится в покое, внутри ее отсутствуют касательные напряжения. В движущейся жидкости они имеют место: при движении по поверхностям скольжения жидких слоев друг о друга, возникает трение и уравновешивает внутренние касательные силы.

При аналитических исследованиях часто пользуются понятием идеальной жидкости.

Идеальной жидкостью называют воображаемую жидкость, которая характеризуется:

- абсолютной несжимаемостью объема;

- полным отсутствием вязкости, т.е. сил трения.

В поящейся жидкости нет необходимости вводить понятия реальной и идеальной.

В движущейся жидкости – учитывают силы трения, т.е. вязкость.

Основные физические свойства реальных жидкостей

1. Плотность жидкости «ρ». Плотностью называют отношение ее массы к объему:

ρ = m/V [ Н ^. с²/м⁴, кг/м³]

m – масса жидкости, V – объем жидкости. Если жидкость неоднородна, то идет речь о средней плотности; плотность же в точке равна: