ФИТР БНТУ – Портал Студентов

Вязкая жидкость. Внутреннего трение. Течения

Всем реальным жидкостям и газам присуща вязкость или внутреннее трение. Вязкость проявляется в том, что возникшее в жидкости или газе движение после прекращения действия причин, его вызвавших, постепенно прекращается. Вязкость зависит от температуры, причем характер этой зависимости для жидкостей и газов различен (для жидкостей | с увеличением температуры уменьшает­ся, у газов, наоборот, увеличивается), что указывает на различие в них механизмов внутреннего трения. Особенно сильно от температуры зависит вязкость масел. Например, вязкость касторового масла в интервале 18-40°С падает в четыре раза.

Советский физик П. Л. Капица (1894 — 1984) открыл, что при температуре 2,17 К жидкий гелий переходит в сверхтекучее состояние, в котором его вязкость равна нулю.

Рассмотрим следующий опыт:

В жидкость погружены две параллельные друг другу пластины, линейные размеры которых значительно превосходят расстояние между ними d. Нижняя пластина удерживается на месте, верхняя приводится в движение относительно нижней с некоторой скоростью под действием постоянной силы . Пусть S – площадь поверхности пластин, тогда

                                                -

- сила трения, действующая на пластину при ее движении, где η- коэффициент внутреннего трения или коэффициент вязкости.

Опыт показывает, что – скорость частиц жидкости в разных слоях.

Так как – модуль градиента скорости.

сила внутреннего трения между слоями жидкости при ее движении

                                            -

Размерность коэффициент вязкости:  в СИ ,  в СГС .

1 Па с=10 П. У жидкостей коэффициент вязкости η уменьшается с увеличением температуры, у газов наоборот.

Наблюдается два вида течения жидкости (газа):

1. Ламинарное (слоистое) течение – течение, при котором жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят друг относительно друга, не перемешиваясь.
2. Турбулентное течение – течение, при котором возникает сильное перемешивание жидкости. Течение жидкости при этом нестационарное.

Английский учёный Рейнольдс установил, что характер течения жидкости зависит от значения безразмерной величины:

                                              -  число Рейнольдса,

где l характерный для поперечного сечения размер. Как видно из этого выражения, имеет смысл ввести новую характеристику вязкой жидкости:

                                             – кинематический коэффициент вязкости.