Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 17
Текст из файла (страница 17)
а при !<е= 2300 (для гладких труб) течение . турбулентное. Если число Рейнольдса одинаково, то режим течения различных жидкостей (га. эов) в трубах разных сечений одинаков. й 32. Методы определения вязкости 1. Метод Стокса ". Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости не. больших тел сферической формы. На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз,,действуют три силы: сила тяжести Р=</злг рп (р — - плотность шарика), сила Архимеда Рд — — '/зла~1>'и (р' -. плотность жидкости) и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж.
Стоксом; В=бит)гп, где г — радиус шарика, р — его скорость. При равномерном движении шарика Р= Рд+/', * Дж. Стокс (1819 — 1903) — английская зондак н математик. Г з н н н 6 Зл> менты меканнкн жидкостей или откуда 2 (р — О') Ьт 9 откуда вязкость тЯ~ др! т! = 39! до > — ч2лг( — = /крлг, бг кр с)о = — — — г>(г. 2т!( Рис, 55 -зэк йй >:.4уцыь. лех, '.
Рнс. о4 "/злг>рй>='/>лг>р'и+блцго, Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости (газа). 2. Метод 11уазейля '. Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре Рассмотрим капилляр радиусом й и длиной (. В жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом г и толщиной дг (рис. 54) Сила внутреннего трения (см. (31 1)), действу>ошая на боковую поверхность этого слон, с(с с)о Р= — Ч ---- >(5= — Ч2лг( дг с)г где с)5 — боковая поверхность цилиндрического слоя; знак минус означает, что при возрастании радиуса скорость уменьшается. Для установившегося течения жидкости сила внутреннего трения, действующая на боковую поверхность цилиндра, уравновешивается силой давления, действуюшей на его основание: * Ж, !!унзейль (!799 — !868! — французский фнзноло> н физик.
После интегрирования, полагая, что у стенок имеет место прилипание жидкости, т. е скорость на расстоянии /е> от оси равна нулю, получим о= (Р— г ). ар 4т1! Отсюда видно, что скорости частиц жидкости распределяются по параболическому закону, причем вершина параболы лежит на оси трубы (см. также рис. 53). За время ! из трубы вытечет жидкость, объем которой я к (>=-~ ш ° 2лг дг.= — — ~ г(Я вЂ” гт) с(г= 4ч! лйр! )' гт((т г'1я лр4йрт 2Ч! ) 2 4 )е 8Ч! 2 33. Движение тел в жндкостнх и газах Одной из важнейших задач аэро- и гидро- динамики является исследование движении твердых тел в газе и жидкости, и части >сти изучение тех сил, с которыми среда действует на движушееся тело.
Эта прс>блема приобрела особенно большое значение в связи с бурным развитием авиации и увеличением скорости движения морских судов. На тело движущееся в жидкости или газе, действуют две силы (равнодействую- !. Физически«г сионы механики Рис. 57 граничный слой, следуя за этим течением, образует вихри, вращающиеся в противоположные стороны (рис. 57).
Лобовое сопротивление зависит от формы тела и его положения относительно потока, что учитывается безразмерным коэффициентом сопротивления С„определяемым экспериментально: Рнс. $6 где р — плотность среды; п — скорость движения тела; 5 — наибольшее поперечное сечение тела. Составляющую А', можно значительно уменьшить, подобрав тело такой формы, которая не способствует образованию завихрения. Подъемная сила может быть определена формулой, аналогичной (33.1). )с=С Р вЂ” 5, 2 где ф— безразмерный коэффициент подъемной силы. Лля крыла самолета требуется большая подъемная сила при малом лобовом сопротивлении (это условие выполняется при малых углах атаки а (угол к потоку); см.
рис, 55). Крыло тем лучше удовлетворяет этому условию, чем больше величина К=С„ггС„ называемая качеством крыла. Большие заслуги в конструировании требуемого профиля крыла и изучении влияния геометрической формы тела на коэффициент подъемной силы принадлежат «отцу русской авиации» Н.
Е. Жуковскому (1847 — 1921) . щую их обозначим )с), одна из которых ((т ) направлена в сторону, противоположную движению тела (в сторону потока), — лобовое сопротивление, а вторая (м,) перпендикулярна этому напранлению — подъемная сила (рис. 55). Если тело симметрично и его ось сим. метрии совпадает с направлением скорости, то на него действует только лобовое сп"потивление, подъемная же сила в этом слэ чае равна нулю. Можно доказать, что в идеальной жидкосгп равномерное ланжснис происходит беэ лобового сопротивления. Если рассмотреть движение цилиндра в такой жидкости (рис. 55), то картина линий тока симметрична ка» ою носительно прямой, проходящей через точки А и В, так и относительно прангли проходящей через точки С и В, т е. )мзультирующая сила давления на поверхность цилиндра будет равна нулю.
Иначе обстоит дело при движении тел в вязкой жидкости (особенно прн увеличении скорости обтекания). Вследствие вязкости среды а области, прилегающей к поверхности тела, образуется пограничный слой частиц, движущихся с меньшими скоростями. В результате тормозящего действия этого слоя возникает вращение частиц и движение жидкости в пограничном слое становится вихревым. Если тело не имеет обтекаемой формы (нет плавно утончающейся хвостовой части), то пограничный слой жидкости отрывается от поверхности тела. За телом возникает течение жидкости (газа), направленное противоположно набегающему потоку, Оторвавшийся по. )7„= С„5, (33.1) Г з,> н з 5. з>л> мшпы м>»иннин жи,>когтей 5'.) Контрольные вопросы Что тин>ю ланлени> и килкнстн> 2(аилгни> нслнччна ишонрнзи нлн с>.илирнинз Какова »динииа давлении в »зИ > Оформулнруйге и н>жени>с;иконы !(вокала и Лрхиьс ш Ч»о называют линией»ою>«трублой >она> Что характерно для уствноииишс>о»н течении жидко ">н> Каков фл>ическнй смысл и хвк вынести ур»внсннс н»рз: рыннос>и л.>и нссжим.>гной жидкости? Какой закон вырви зст уравнение Г>ернулли длн ндс шьнш! нссжнмисчой жидкое>и? Выведите зто уравнение.
Как в ноголс жидкости измерить стати кокос >швлснне? >ошзмочса >и дивл»нне«полное давле- ние> Что юо гм градиент слоростн? Каков физию ский смысл ко>ффиннсито днначн шсьо ! ии;>южтнз Какое течение жидкости иж>ыиа»тся лвмннзрным«турбу.>ен>оь>м? Что харикг»ризует число Рейиольдса« Поясни>е (с ныводом) практическое применение чшошю»',>оы и к 1(уазейля. Каковы причины нозиикионсиня лобового соорогнн,снья >сии, динжушсгосн и жи,>кости? Может ли оно быть равным нулю'.' Как обьяснить возникновение нод>очной силы (сч, рис 55)? Задачи Полый железный шар (( =7.87 г>см') несит в ниллу»с 5 )1, з н иод> (р'-= ! г/см>)— 3 Н.
1(ренебрегаи выталкивании»й силой иох»)хз, о >ред>">огь обь и ину>рсннсй налости шари. ) 130 см' ) Вак цилиндрической формы ш>ошадью шш>нинки 5= ! ч и объ>чом )'=3 м' запалнен нодой. Прснебрсган низко»>ьк> вовы, онрсо»ии>, иргчи >, о»об,одичос ллн опустошения бака, если на д>н бака обршювалшш > рупии >ни>рг>г> клоню>ою 3> =10 см'. 6.!. т ,23Р— — — -=13 мин 6.3. Сияло фон>анз, двюонто нор>нкилннук> стру>о нысмгон Н=5 и, нмес> форму усеченного конуса, сужающегося наср».
ЛинмгЧ> нижнсг.> гсчсння 0> =6 см, вср»него >(>=2 см Высоти соила 5=-1 и. Пренебрсгаи гон(югиилсние»> во>,Чхз в струе н сооротин.минем в сопле, определить; 1) рас»од иоды в 1», нодавасмон ф> н ином, 2) розносг>. др дзвлсния а нижнем шчении и атм>юферного давления Плоти>с>» анды ( =1 г>сч'. ! !! у>260 яд >>4=3,!7( х Х)0 ' м',>с; 2) 5Р=-! йй+Р(?Н(1 — Д> У >(!)=г>Ш! ьиз ) 64. На >оризоитальной поверхности >то>я нилин)цшчссьий счм»д, нбьконои назер>и>юти которого имеется отверстие. Поосрсчн>и сечение отверстия ин>чит>сн,и»»»н> нн нонсречного сечения самого сосуда.
Отверс» ис ригншшн сш»ш !н>с>т>жннн л, =04»м нн,ке уровня воды в сосуде, который оолдсрживзетсн постоя>шым, и ок расстоянии Л =-25»м >ж дни сосуда. Пренебрегая вязкостью воды, ооредслим, на > ию>м расс> ояннн но горн нчи и >н ог с>куда надает на оовсрхность струн, вытскак>шан из отвсрстнн. (ж) и! бзй В широком со»уде, наполи»ином глинсрином Ил>гош»ь 0=1,2 >(см>), надвег г установившейсн скоростью 5 смрс >тгнлиннь>й ширин (К=2,7 г/см') >нямшром ! мм. Определить динамическую нн»кос> ь тли>крики.
)1,5 П» с) 66. В боковую поверхность иилиндричсского сосу>ш, у»тановзсошио ни с>.ые, во»вален на высоте 5> =5 см от его дна лш>илляр ниутренним диаметром >(=-2 мл> и >линой (=1 см. В сосуде ноддержниаетсн оостоянный уровень изшинншо м>ель (нлон>ош>. 0=09 г»см и динамическая нижость 0=0,1 Пн с) на высоте (Н=Н0 см нышс кано.>лари. Определить, на каком нс| Фя:и ~ гьнг «~ ны и сьнньн ряс.спяннн нп гор ыннтялн от кони капилляра падает на поьсьчч с" ь гсалн с~пса чаган, вытскаюшая и отверстия. (з/-дснд* с ьен,/(32!и) «-89 сч) Глава 7 Элементы специальной (частной) теории относительности 8 34. Преобрпйоввнии 1 цлилея.
ййс хссническссй принцип относи ге.з ьн ости 11айдем связь между координатами прои:,вольнов ышкн А в обеих системах. Из рнс. 58 видно, чго г= — г'+го =-.г' (. п/ (34 1) Если системы отсчета движчтсн ппосительно друг друга равномерно н прячол ь нейно и в одной нз ннх спрапе .липы зз коны динамики Ньютона, то 'и и согласны явлнюгся ннерпиальнычн З ставнь н и также, что во всех инерпна.п:пых гп стемах отсчета законы класгпчешый шпзмини имен>т одинаковую формс; в «тоь суть механического принципа относительности (принципа относительности (алилея). Для сгп докзчательсшш рассьплрпм дас СнетЕМЫ ОтСЧЕта: ИНЕрПнаЛЬИу Н7 С Нс тсму К (с координатамн х, у, з), которую условно будем считать неподвижной, и систему К' (с координатами х', у', г'), движупсучоси огногителыш К равномерна и прямолинейно со гкоростью и (и= =сопз1).
Отсчет времени начнем с момен. та, когда начала координат обеих систем совпадают. Пусть в произвольный момент времени 1 расположение этих систем друг относительно друга имеет внд, изображен. ный на рис. о8, (: корость и направлена вдоль ОО', радиус-вектор, проведенный из О в О', гя=и/.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
