Ньютона (сопротивление жидкости)

Ньютон представлял себе, что среда, в которой движется тело, состоит из свободно парящих , неподвижных частиц, которые при столкновении с телом отражаются от него по законам упругого удара, что и приводит к возникновению сопротивления. Однако теперь мы знаем, что такая теория неверна. Согласно современной теории сопротивления, называемой часто гидродинамической, сопротивление жидкости движущемуся в ней телу является результатом разностей давлений и касательных напряжений, возникающих при обтекании тела. Принципиальная разница между новой и старой теориями состоит в следующем старая теория учитывает только форму той части поверхности тела, которая обращена в сторону движения, между тем как новая теория показывает, что причиной сопротивления являются главным образом процессы, происходящие позади движущегося тела, и что поэтому форма кормовой части тела имеет очень большое влияние на величину сопротивления. Необходимо также подчеркнуть, что, согласно старой теории. [c.239]

Сопротивление жидкостей изменению своей формы характеризуется их динамической вязкостью (внутренним трением). Сила внутреннего трения в жидкости т на единицу площади определяется по закону Ньютона [c.7]

Начала Ньютона и дают теоретические основы для решения всех этих задач, несмотря на то, что в предисловии он писал Мы же, рассуждая не о ремеслах, а об учении о природе, и, следовательно, не об усилиях, производимых руками, а о силах природы, будем, главным образом, заниматься тем, что относится к тяжести, легкости, силе упругости, сопротивлению жидкостей и т. п. . [c.25]

Современное понимание сущности сопротивления жидкости. Гипотеза Ньютона о сопротивлении жидкости позволяла просто определять коэфициент пропорциональности, входящий в выражение для сопротивления. Однако, впоследствии выяснилось, что вычисленные таким способом коэфициенты совпадают с экспериментально найденными только в самых редких случаях. Так, например, по теории Ньютона коэфициент сопротивления квадратной пластинки, поставленной перпендикулярно к направлению своего движения, равен единице, между тем как эксперимент дает значение 0,55. Еще более плохое совпадение получается в случае пластинок, наклоненных к направлению своего движения, а также в случае закругленных тел, например шара или тела сигарообразной формы. Сопротивление сигарообразного тела в действительности значительно меньше, чем это следует по теории Ньютона. Причина такого несовпадения тесно связана с тем, что по теории Ньютона на величину сопротивления оказывают влияние только явления, происходящие с передней стороны тела, но не с боковых сторон и не с задней. Между тем именно эти явления, т. е. происходящие с боков и сзади тела, оказывают на величину его сопротивления решающее значение. [c.106]

Новое понимание сущности сопротивления жидкости исходит из того обстоятельства, что длина свободного пути частиц жидкости (молекул) слишком мала для того, чтобы представление Ньютона могло соответствовать действительности. Поэтому следует предположить, что на дви- [c.106]

Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. Динамическая вязкость или коэффициент вязкости т] количественно характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению ее слоев. По закону Ньютона в каждой данной точке текущей жидкости напряжение сдвига прямо пропорционально его скорости и [c.242]

Лобовое сопротивление разнообразных по форме тел, например приведенных на рис. 3.5, по старой теории (Ньютона), должно быть одинаковым, поскольку их наветренная площадь равна одной и той же площади круга. По современной гидродинамической теории сопротивления жидкости движущемуся в ней телу, лобовое сопротивление определяется в значительной мере процессами, происходящими позади тела и зависящими в основ- [c.49]

Значительный накопленный опыт показывает, что для расчета сопротивления тела при гиперзвуковом обтекании можно использовать закон сопротивления Ньютона, полагавшего, что движущаяся жидкость состоит из одинаковых частиц, заполняющих равномерно пространство и не взаимодействующих друг с дру- [c.118]

Научное творчество Гука охватывает многие разделы естествознания. Изучая давление воздуха, разработал теорию капиллярности и поверхностного натяжения жидкости. Занимался теорией планетарных движений, высказал идею закона всемирного тяготения, предвосхитив чтим во многих чертах небесную механику И. Ньютона. В 1678 г. открыл закон пропорциональности между силой, приложенной к упругому телу, и его деформацией. Это линейное соотношение между силой и деформацией известно как закон Гука — фундаментальный закон, на котором получила свое дальнейшее развитие наука о сопротивлении материалов. [c.195]

Вязкостью называют свойство жидкостей оказывать сопротивление касательным силам, стремящимся сдвинуть ее частицы по отношению друг к другу. При движении жидкости происходит относительное смещение соприкасающихся слоев ее частиц, сопровождаемое трением. В результате возникает сила вязкости Т, Н, которая по гипотезе И. Ньютона, подтвержденной опытами Н. П. Петрова, определяется из выражения [c.10]

Предполагается, что при движении жидкости наблюдается скольжение одного слоя жидкости по другому, в результате чего происходит процесс, аналогичный трению, поэтому силы, возникающие при скольжении, называются силами внутреннего трения. Наличие внутреннего трения в жидкости обусловливает ее свойство отзывать сопротивление касательным усилиям, которое называется вязкостью. Жидкость, в которой проявляется вязкость, называется вязкой. Всякое трение сопровождается потерей энергии, поэтому при движении вязких жидкостей неизбежно теряется часть энергии, содержащейся в потоке. Еще в 1687 г. Ньютон высказал гипотезу о том, что силы внутреннего трения, возникающие между соседними движущимися слоями жидкости, прямо пропорциональны скорости относительного движения и площади поверхности соприкосновения, вдоль которой совершается относительное движение, зависят от рода жидкости и не зависят от давления. [c.14]

Формула (6) выражает гипотезу Ньютона о природе трения в жидкости Сопротивление, происходящее от недостатка скользкости жидкости при прочих равных условиях, предполагается пропорциональным скорости, с которой частицы жидкости разъединяются друг с другом . Исходя из этой же формулы, можно рассматривать жидкость (с механической точки зрения) как тело, у которого касательные напряжения возникают только при движении одного слоя по отношению к другому. [c.11]

Количественные оценки маслянистости пока не разработаны. Вязкость определяет удельную силу сопротивления относительному сдвигу соседних слоев жидкости, возникающую на воображаемой разделяющей их поверхности, параллельной направлению течения струи, и по закону Ньютона определяемую равенством [c.326]

По закону Ньютона элементарное сопротивление вязкой несжимаемой жидкости [c.607]

Используя законы Ньютона и Фурье, интегральные характеристики колеблющегося потока при одномерном описании течения жидкости в канале можно представить в следующем виде осредненный по времени коэффициент сопротивления трения [c.30]

Механическое взаимодействие. Для одиночной частицы в стационарном потоке вязкой жидкости аналитическое определение величины Со оказывается возможным только в двух предельных случаях, которые были исследованы Стоксом и Ньютоном. Стокс получил решение, соответствующее очень низким относительным скоростям, отбросив члены в уравнении Навье—Стокса, связанные с инерциальными силами (Re —О). Такой режим течения, которому соответствуют числа Рейнольдса от О до 0,1, называется течением Стокса и характеризуется симметричной картиной обтекания сферы как перед, так и после тела. Полученное Стоксом приближение дает для результирующей силы сопротивления зависимость [c.48]

Действие щелевых уплотнений основано на физических свойствах реальных (вязких) жидкостей оказывать сопротивление деформациям. Математически величина искомого сопротивления определяется приведенной выше [см. формулу (1.19)1 зависимостью Ньютона, согласно которой касательное напряжение между двумя слоями ламинарного потока [c.79]

Ньютон теоретически показал, что сопротивление тел потоку пропорционально квадрату скорости набегающего потока, а напряжение трения пропорционально относительной скорости соприкасающихся слоев жидкости. Классическая формула Ньютона, выражающая касательное напряжение в жидкости через производную скорости по нормали к направлению течения, широко используется и в современных исследованиях. [c.10]

Бахметева показательный 211 вязкостного сопротивления 131 Дарси (фильтрация) 257 Ньютона (сопротивление жидкости) 95 [c.354]

В конце XIX и начале XX века существенный вклад в развитие гидравлики внесли русские ученые и инженеры Н. П. Петров (1836—1920) разработал гидродинамическую теорию смазки и теоретически обосновал гипотезу Ньютона Н. Е. Жуковский (1849— 1921) создал теорию гидравлического удара, теорию крыла и исследовал многие другие вопросы механики жидкости, он же явился основателем известного всему миру Центрального аэрогидродина-мического института (ЦАРИ), носящего его имя Д. И. Менделеев (1834—1907) опубликовал в 1880 г. работу О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании , в которой были высказаны важные положения о механизме сопротивления движению тела в жидкости и даны основные представления о пограничном слое. Теория пограничного слоя, являющаяся одной из основополагающей при изучении турбулентных потоков в трубах и обтекании тела жидкостью, в XX веке получила большое развитие в трудах многих ученых (Л. Прандтль, Л. Г. Лойцянский). [c.5]

Изучение трения стальных поверхностей по льду при разных температурах, нагрузках и скоростях скольжения было проведено в нашей лаборатории Н. Н. Захаваевой. Выявился неожиданный факт в тех случаях, когда окружающая прибор температура была несколько выше нуля и когда, следовательно, толщина образующейся водной прослойки должна быть максимально велика, сопротивление скольжению было выше, чем при температуре ниже нуля. Между тем по закону внутреннего трения Ньютона сопротивление скольжению должно быть, при прочих равных условиях, обратно пропорционально толщине смазочной прослойки. Таким образом, возникает предположение, что образующаяся при скольжении по льду пленка воды весьма малой толщины, находясь под нормальным давлением, по аналогии с рассмотренными выше граничными фазами не подчиняется законам течения вязких жидкостей. [c.215]

В 1775—1777 гг. Даламбер, М. Кондорсе и Боссю провели серию опытов над сопротивлением плавающих тел в безграничной жидкости и в узких каналах. Такие задачи выдвигались практикой кораблестроения (обтекание тел, ограниченных кривыми поверхностями, напоминающими контур корабля). Результаты этих опытов, опубликованные в отчете Новые эксперименты о сопротивлении жидкостей (1777 г.), подвергали сомнению одно из существенных положений теории сопротивления Ньютона, а именно пропорциональность сопротивления тела квадрату синуса угла между направления ми скорости потока и касательной к поверхности тел. В настоящее время формула Ньютона применяется для приближенного решения ряда задач газовой динамики. Таким образом, в XVIH в. теория сопротивления среды, в отличие от других разделов гидродинамики, черпала основные зависимости из опыта и наблюдения [c.186]

Закон сопротивления, выражаемый последней формулой, впервые был установлен Ньютоном (1687 г.). Пропорциональность силы сопротивления плотности среды была установлена Ньютоном на основании наблюденш над качаниями маятников в разных жидкостях и падением шаров, а пропорциональность силы сопротивления квадрату скорости движения была обоснована Ньютоном теоретически—с помощью открытого им же закона изменения количества движения. Тело, двигаясь в среде, сообщает ей в единицу времени некоторое количество движения. По представлениям Ньютона, масса жидкости, с которой тело сталкивается во время движения, пропорциональна скорости движения и площади проекции тела на плоскость, перпендикулярную к направлению движения. Этой массе сообщается телом скорость, пропорциональная скорости самого тела. Следовательно, [c.557]

Теорема эта была найдена Ньютоном и изложена в Математических началах натуральной философии в той главе этого сочинения, которая говорит о сопротивлении жидкостей движению ) закон этого сопро1ивления выведен Ньютоном при помощи теоремы о подобии. Сама теорема получается у Ньютона, скорее, как гениальная интуиция, чем как результат строгого вывода. Почти через двести лет после того Бертран показал, что эта теорема есть непосредственное следствие начала Даламбера. [c.136]

Реальные, или вязкие, жидкости также обладают достаточной подвижностью, но отличаются наличием сопротивляемости растягивающим и срезывающим усилиям. В отношении восприятия касательных и растягивающих напряжений жидкости делятся на две группы реальные жидкости, подчиняющиеся закону Ньютона (ньютоновы жидкости), и реальные жидкости, закон сопротивления в которых не подчиняется зако-ну Ньютона (неньютоновы жидкости). Примером неньютоновой жидкости является смесь грунта и воды, называемая гидросмесью. [c.10]

Последующие эксперпменты привели к так называемой стандартной кривой сопротивления ]686] для одиночной твердой сферы, движущейся с постоянной скоростью в неподвижной изотермической несжимаелюй жидкости бесконечной протяженности. График на фиг. 2.1 показывает, что режим Стокса соответствует стандартной кривой сопротивления при Пе 1, а режим Ньютона в области 700 < Пе < 2-10 ]294]. По достижении Пе 10 (верхнее критическое число Рейнольдса) происходит резкое уменьшение коэффициента сопротивления, обусловленное переходо.м ла.минарного пограничного слоя на поверхности тела в турбулентный ). [c.30]

По современным представлениям механики жидкости и газа в законе Ньютона-Петрова под градиентом скорости понимается градиент скорости потока вязкой среды. При этом на поверхности твердой стенки скорость вязкой среды принимается равной нулю, на границе возмущенного (пограничного) слоя для внещнего обтекания и на оси для движения в симметричных трубах - максимальной. Такое представление градиента скорости, при правильном использовании граничных условий, приводит к распределению скоростей и сопротивления трения, соответствующим многочисленным результатам экспериментов, особенно для ламинарного движения. При этом в качестве масштаба скорости используется или максимальная, или средняя (среднерасходная) скорость. Однако распределения скоростей, отнесенные к эти.м масштабам скоростей, не обладают свойством универсальности при изменении числа Рейнольдса или условий на омываемой поверхности. [c.18]

Последующие научные работы по гидравлике появились лишь в XVI и XVII веках. Наиболее крупные из них Леонардо да Винчи (1452—1519) — в области плавания тел, движения жидкости по трубам и открытым руслам С. Стевина (1548—1620) — законы давления жидкости на дно и стенки сосуда Г. Галилея (1564—1642) — в области равновесия и движения тел в жидкости Э. Торичелли (1608—1647)—по истечению жидкости через отверстия Б. Паскаля (1623—1662) — о передаче давления жидкости (закон Паскаля) И. Ньютона (1642—1727)—о внутреннем трении в жидкости (закон Ньютона) и сопротивлении тел при движении в жидкости. [c.4]

Ньютон (1642—1727) в своем извесФном труде Математические начала естественно-научной философии , основываясь на собственных опытах, установил, что сопротивление тел при движении в жидкости пропорционально квадрату скорости. [c.7]

Основополагающим трудом по гидравлике считают сочинение Архимеда О плавающих телах , написанное за 250 лет до нашей эры и содержащее его известный закон о равновесии тела, погруженного в жидкость. В конце XV в. Леонардо да Винчи написал труд О движении воды в речных сооружениях , где сформулировал понятие сопротивления движению твердых тел в жидкостях, рассмотрел структуру потока и равновесие жидкостей в сообщающихся сосудах. В 1586 г. С. Стевин опубликовал книгу Начало гидростатики , где впервые дал определение силы давления жидкости на дно и стенки сосудов. В 1612 г. Галилей создал трактат Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и тех, которые в ней движутся , в котором описал условия плавания тел, В 1641 г. его ученик Э. Торричелли вывел закономерности истечения жидкости из отверстий. В 1661 г. Б. Паскаль сформулировал закон изменения давления в жидкостях, а в 1687 г. И. Ньютоном были установлены основные закономерности внутреннего трения в жидкости. Эти ранние работы были посвящены отдельным вопросам гидравлики и только в XVIII в. трудами членов Российской Академии наук М. В. Ломоносова, Д. Бернулли, Л. Эйлера гидравлика сформировалась, как самостоятельная наука. [c.7]

В этом случае нетрудно понять механический смысл влияния вязкости. Согласно гипотезе Ньютона [см. формулу (6)], жидкость как бы прилипает к стенкам и поэтому скорость граничнойструйки, примыкающей к стенке, равна нулю. Но уже на небольшом расстоянии от стенки она значительна (см., например, эпюру скорости по сечению трубы на рис. 64, а). Это и является причиной возникновения градиента скорости и, как результат, касательного напряжения т, которое, действуя на площадь жидкостного трения, создает силу сопротивления. Для преодоления этих сил требуется определенная затрата механической энергии жидкости. Поэтому в процессе движения вязкой жидкости запас ее механической энергии уменьшается. Обращаясь к схеме рис. 67, можно утверждать, что [c.117]

Вязкостью называют свойство жидкости, вызывающее при ее движении силы внутреннего трения, оказывающие сопротивление относительному перемещению струй и частиц жидкости, движущихся с различными скоростями. Согласно закону Ньютона, сила трения (или напряжение внутреннего трения) между любыми соседними слоями вещества выражается уравнением a=n(dw/dn) п/м , где ц — коэффициент динамической вязкости. н-сек1м dw/dn — представляет собой градиент скорости, характеризующий интенсивность изменения скорости в направлении, перпендикулярном движению. [c.153]

Сопротивление скольжению со стороны смазочного слоя подчиняется в условиях граничной смазки закономерностям внешнего трения, а не внутреннего. Это сказывается хотя бы в том, что сопротивление скольжению не возрастает пропорционально скорости, а остается бо.лее или менее постоянным, не завися от последней . В то же время сопротивление скольжению зависит от нагрузки, возрастая приблизительно пропорционально ее величине, что характерно для внешнего трения. Спрашивается как можно помирить этот результат, очень важный для понимания механизма граничной смазки, с измерениями по методу сдувания, хотя обнаруживающими существование измененной величины вязкости, но не обнаруживающими отклонений от закона внутреннего трения Ньютона Это кан ущееся противоречие можно понять, если учесть, что при методе сдувания слой жидкости подвергается усилию только со стороны воздуи1ного потока. При граничной смазке, наоборот, течение смазочного слоя между трущимися тепами происходит в совершенно иных условиях, при которых тангенциальные [c.206]

Трение жидких тел имеет совершенно иную природу, чем трение твердых тел. В то время как при трении твердых тел работа расходуется на деформацию поверхностей соприкосновения и их износ, трение жидких тел характеризуется сопротивлением сдвига Р одного слоя жидкости по отношению к другому, смежному слою. Эта сила является следствием необходимости преодоления сцепления между частицами жидкости. Поэтому сила трения Р должна быть пропорциональна числу частиц, смещаемых относительно друг друга, т. е. пропорциональна площади поверхности скольжения 5 и градиенту скорости и1йу, где у — ось, перпендикулярная к направлению сдвига. Эта гипотеза, высказанная впервые Ньютоном, выражается равенством [c.335]

В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схематизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль ыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) л Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтекания тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуковским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое значение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и центра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную задачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несуш,ей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье О воздушном плавании (1809 г.) предложена схема работы плоского крыла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового оперения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата я т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной маши-де. Однако его исследования не были замечены современниками и не получили практического использования. [c.283]

В рассматриваемый период в практику конструирования самолетов стали проникать методы подобия и моделирования. Теорема о механическом подобии впервые сформулирована Ньютоном в 1687 г. и использована им для разработки ударной теории сопротивления. В 1883 г. О. Рейнольдс установил для случая несжимаемой вязкой жидкости закон гидродинамического подобия [49], согласно которому коэффициент сопротивления тел зависит от параметра, названного в 1908 г. А. Зоммерфельдом числом Рейнольдса. Основную теорему теории подобия и размерностей, так называемую я-теорему, использовали в экспериментальных работах Ку-чинского института, начиная с 1909 г. [50, с. 32]. [c.289]

Леонардо да Винчи, изучая полёт птиц, открыл существование сопротивления среды и подъёмной силы. Б, Паскаль установил, что давление в данной точке жидкости действует с одинаковой силой во всех направлениях (см. Паскаля закон). Первое теоретич. определение законов сопротивления и попытка попять природу сопротивления принадлежат И. Ньютону (I. Newton). Он же первым обнаружил сопротивление, связанное с трением жидкости о поверхность тела ( сопротивление трения ) — см. Ньютона закон трения. [c.463]

Тангенциальная вязкость, которая в дальнейшем будет именоваться просто вязкостью, обусловлена силами внутреннего трения между взаимно перемещающ,имися слоями жидкости. Согласно современным представлениям, на основе которых в работе [17] создана молекулярно-кинетическая теория вязкости, молекулы жидкости временно соединяются в небольшие агрегаты, напоминающие кристаллическую решетку, но не имеющие правильной формы. Агрегаты меняют положение одно относительно другого, а молекулы жидкости в своем тепловом движении совершают колебания относительно своего оседлого положения. Некоторым молекулам удается случайно набрать необходимую энергию V и вырваться из окружения, переселившись в другое место. При ламинарном движении поток жидкости может быть представлен как движение отдельных тонких слоев, перемещающихся друг относительно друга, Переход отдельных молекул вследствие молекулярного движения из слоя в слой вызывает возникновение сил трения между слоями. Возникающие при этом тангенциальные напряжения т определяются законом Ньютона-Петрова. Сила Р,, сопротивления сдвигу одного слоя жидкости относительно другого равна [c.99]

В более общем виде закон сопротивления при падении частицы в жидкости может быть представлен в форме, предложенной Ньютоном-Рэллем [c.156]

Закон Ньютона можно рассматривать как аксиому, подобно первому и второму его законам механики. Физический сьсысл закона можно объяснить так. Два тонких соседних слоя имеют некоторую разность скоростей. На общей границе слоев происходит сдвиг. Сопротивление сдвигу пропорционально интенсивности изменения скоростей в поперечном направлении или производной 6ь/6у. Коэффициент пропорциональности ц зависит от свойств жидкости и определяется экспериментально. Используя этот закон, можно найти все другие характеристики потока жидкости. [c.336]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...