Вязкость. Ламинарное и турбулентное течения жидкостей и газов.

Основные термины:

• Вязкость
• Ламинарное течение
• Турбулентное течение

Вязкость – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. Скорость течения различных слоев жидкости в трубе или реке неодинакова. У краев трубы или у берега и дна реки скорость меньше, чем в середине. На рисунке изображено распределение скорости жидкости по сечению трубы: скорость меняется от нуля у стенки до максимального значения в середине трубы. Различие скоростей объясняется вязкостью жидкости или действием сил внутреннего трения между ее слоями. Вязкость жидкости возрастает с уменьшением температуры.

Наблюдается два вида течения жидкости (или газа). В одних случаях жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят друг относительно друга, не перемешиваясь. Такое течение называется ламинарным (слоистым). Если в ламинарный поток ввести подкрашенную струйку, то она сохраняется, не размываясь, на всей длине потока, так как частицы жидкости в ламинарном потоке не переходят из одного слоя в другой. Ламинарное течение стационарно. При увеличении скорости или поперечных размеров потока характер течения существенным образом изменяется. Возникает энергичное перемешивание жидкости. Такое течение называется турбулентным. При турбулентном течении скорость частиц в каждом данном месте все время изменяется беспорядочным образом — течение не стационарно. Если в турбулентный поток ввести окрашенную струйку, то уже на небольшом расстоянии от места ее введения окрашенная жидкость равномерно распределяется по всему сечению потока.

При описании движения идеальной жидкости применимы законы механики, которые выполняются для твердых тел. Весь объем жидкости или газа делят на малые элементы и рассматривают их движение в пространстве. Например, при определении давления, созданного воздушным потоком на стенку, можно использовать второй закон Ньютона в импульсном виде: $$\sum_ i \vec{F_i} \cdot t = \sum_ i \Delta m_i \cdot \Delta \vec{v}$$ (где\ m_i\ −\ элемент\ воздушного\ потока,\ n\ −\ число\ элементов\ воздушного\ потока\ столкнувшихся\ со\ стенкой\ за\ промежуток\ времени\ t,\ F_i\ −\ сила\ давления,\ созданная\ элементом\ воздушного\ потока)