ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Введение в гидравлику из "Гидравлика " Исследование этих вопросов постепенно привело к созданию обширной науки, которую следует назвать механикой жидкого тела , или механикой жидкости , или (если пользоваться греческими словами) гидромеханикой . Само собой разумеется, что механика жидкости (гидромеханика) разделяется на статику (гидростатику), кинематику и гидродинамику. [c.9] Можно сказать, что в механике жидкости (в гидромеханике) изучаются законы равновесия и движения различных жидкостей очевидно, что в ней должны даваться также и способы практического приложения этих законов, Т. е. разрабатываться соответствующие методы гидромеханических расчетов различных конструкций, устройств и т. п. [c.9] В связи со сказанным создалось положение, когда в области единой науки механики жидкости мы оказались вынужденными различать как бы две разные науки (строго говоря, два разных метода исследования) техническую механику жидкости ( техническую гидромеханику ), называемую часто гидравликой и изучаемую в технических учебных заведениях, и математическую механику жидкости ( математическую гидромеханику ), изучаемую главным образом в университетах. [c.9] В математической механике жидкости, как было отмечено, широко используется относительно сложный математический аппарат, не изучаемый в технических вузах. Этот аппарат прилагается также к несколько упрощенным схемам движения жидкости. Однако в этом методе исследования мы все же не прибегаем к различного рода допущениям и не оперируем различными осредненными величинами в такой мере, как в технической механике жидкости. Решения, получаемые в математической гидромеханике, оказываются более строгими в математическом отношении. По своему характеру математическая механика жидкости сходна (чисто формально) с математической теорией упругости (рассматривающей вопросы механики твердого тела), изучаемой в университетах. [c.10] Как показал опыт, методы математической механики жидкости сплошь и рядом оказываются столь сложными, что громадное большинство практических задач, следуя этим методам, решить невозможно. Этим и объясняется возникновение и развитие технической, прикладной науки — технической механики жидкости, т. е. гидравлики, которая стремится дать приближенные ответы на все те вопросы, связанные с движущейся или покоящейся жидкостью, которые ставит перед нами практика. [c.10] Можно сказать, что в технической гидромеханике (в гидравлике) приближенно решаются сложные задачи при помощи простых методов. В математической же гидромеханике относительно точно решаются только некоторые простейшие задачи при помощи сложных методов. Надо, впрочем, отметить, что в последнее время мы все чаще сталкиваемся с вопросами, которые приходится решать, сочетая методы технической и математической гидромеханики, причем иногда бывает трудно провести границу между этими двумя науками (вернее, между этими двумя методами, используемыми в области механики жидкости). [c.10] Из сказанного выше видно, что термины гидравлика , техническая гидромеханика и техническая механика жидкости следует рассматривать как имеющие одинаковое значение (как бы синонимы). Необходимо учитывать, что само слово гидравлика произошло от слияния двух греческих слов, из которых первое значит вода , а второе — труба , канал , струя . Как видно, ранее считали, что гидравлика занимается изучением движения или покоя только воды. Однако в настоящее время термин гидравлика (а также гидромеханика ) понимается в более широком смысле мы предполагаем, что объектом изучения в гидравлике является любая жидкость (а не только вода). [c.11] Как известно, различают твердые, жидкие и газообразные тела, а также плазму. При изменении давления или температуры жидкое тело может переходить в твердое или газообразное. Например, при очень высоких давлениях в обычной воде образуются кристаллы льда наоборот, при снижении давления в жидкости могут появиться пузырьки, заполненные паром (газом). [c.11] С тем чтобы пояснить свойство текучести жидкого тела, покажем на рис. 1-1 твердое тело Т. В этом теле под действием, например, собственного веса должны возникнуть соответствующие напряжения. Если наметить произвольное сечение тп данного тела, то в этом сечении, так же как и в любом другом сечении, (исключая, разумеется, сечения, совпадающие с траекториями главных напряжений), помимо нормальных напряжений а , будут возникать еще касательные напряжения т, т. е. напряжения, действующие вдоль намеченного сечения (касательно к нему). [c.11] Представим себе далее, что тело Т, находясь в покое, приобрело такое состояние своего вещества, при котором оно оказывается неспособным воспринимать касательные напряжения т, вызываемые, например, собственным весом. При этом, очевидно, тело Т под действием собственного веса начнет растекаться и в конечном счете примет форму сосуда AB D. [c.11] Как видно, текучесть рассматриваемого тела обусловшвается тем, что оно в покоящемся состоянии не способно сопротивляться внутренним касательным усилиям, т. е. усилиям, действующим вдоль поверхностей сдвига. [c.11] Можно сказать, что второе свойство жидкости (см. выше п. 2) заключается в том, что жидкость, в отличие от твердого тела, находясь в покое, не может иметь касательных напряжений, и именно поэтому она принимает форму сосуда, в котором заключена. [c.11] Поскольку газ также обладает свойством текучести, то многие теоретические положения, разработанные применительно к жидкому телу, могут быть распространены и на случай газообразных тел. Однако в нашем курсе гидравлики вопрос о газе рассматривать не будем. Этому вопросу посвящается особая дисциплина, называемая аэромеханикой ( механикой газа ). [c.12] Говоря далее только о жидкости, как пример ее, часто будем иметь в виду воду, которая характеризуется двумя упомянутыми свойствами (текучестью и малой сжимаемостью под действием силы). [c.12] Надо сказать, что в природе встречаются так называемые аномальные жидкости (краски, некоторые смазочные масла, суспензии и т. п.), которые в покоящемся состоянии могут иметь небольшие касательные напряжения. Эти жидкости мы поясним весьма кратко в конце нашего курса (см. гл. 20). [c.12] Выще было подчеркнуто, что в покоящейся жидкости касательные напряжения всегда отсутствуют. В движущейся жидкости, как показывают исследования, касательные напряжения обычно имеют место именно при движении жидкости по поверхностям скольжения жидких слоев друг по другу возникает трение, которое и уравновешивает внутренние касательные силы. [c.12] Свойство жидкости, обусловливающее возникновение в ней при ее движении касательных напряжений напряжений трения ), называется вязкостью. [c.12] В практике встречаются случаи, когда силы трения, возникающие благодаря вязкости, оказываются небольшими фавнительно с другими силами, действующими на жидкость. В этих частных случаях вязк остью можно пренебречь и считать, что в движущейся жидкости касательные напряжения отсутствуют так же, как и в покоящейся жидкости. [c.12] Многие физические свойства жидкостей изучаются в общей физике, а не в гидравлике. Гидравлика, представляя собой особый раздел профессиональной физики, занимается вопросами механики жидкости. Разумеется, при рассмотрении таких вопросов приходится интересоваться численными характеристиками различных свойств разных жидкостей. [c.13] Возьмем некоторый объем V жидкости, имеющий массу М и вес G. [c.13] Вернуться к основной статье