Сопротивление движению твердого тела в жидкости

Сопротивление движению твердого тела в жидкости [c.27]

Когда нужно подчеркнуть, что при движении жидкости или газа или движении твердых тел в жидкости и газе необходимо учитывать силы трения и сопротивления среды, жидкость или газ называют вязкой средой. [c.194]

Силы жидкого трения (как силы трения, так и сопротивление среды) возникают при движении твердого тела в жидкости или газе, причем эти силы зависят от относительной скорости тела и среды и растут со скоростью сначала медленно, а затем быстро. Зависимость силы жидкого трения f от относительной скорости и выглядит примерно так, как показано на рис. 95. При малых относительных скоростях v зависимость силы трения от скорости можно выразить линейным законом [c.196]

В общем случае сопротивление при обтекании твердого тела потоком жидкости или при движении твердого тела в жидкости представляет собой сумму сопротивления трения и сопротивления давления (сопротивления формы). Неравномерность распределения давления по поверхности тела, неустановившийся характер движения в области отрывного течения сильно ограничивают круг задач, поддающихся аналитическому решению. [c.257]

Рис. 8. Сопротивление при движении твердого тела в жидкости

Целый комплекс дисциплин, изучающих механическое движение и механическое взаимодействие различных материальных тел, объединяют под общим названием механика. К этим дисциплинам относятся, например, прикладная механика, обычно называемая теорией механизмов и машин и изучающая общие вопросы движения и работы механизмов и машин гидромеханика, изучающая движение жидкостей и тел, погруженных в жидкость аэромеханика, изучающая движение газообразных тел и движение твердых тел в газе, а также механические взаимодействия между твердыми телами и газом небесная механика, изучающая движение небесных тел, и т. д. К механике относят также науки, изучающие способы расчетов сооружений, машин и их деталей (строительная механика, детали машин, сопротивление материалов), а также целый ряд наук, занимающихся изучением машин отдельных отраслей промышленности или специальных сооружений (механика пищевых машин, механика сельскохозяйственных машин, механика корабля и т. д. и т. п.). [c.5]

Движение тяжелой молекулы в среде легких молекул аналогично, как уже говорилось, движению твердого тела в вязком газе нли жидкости. Поскольку скорость движения V мала, закон связи силы сопротивления и скорости является линейным, т. е. [c.12]

Характер зависимости от скорости для сил трения между двумя твердыми телами и сил трения между твердым телом и жидкостью (или газом) оказывается совершенно различным. Наиболее существенным в этом различии является совершенно разное поведение тех и других сил при малых скоростях. Именно, в случае соприкосновения твердых тел, как бы ни была мала скорость их относительного движения, силы трения всегда имеют конечную величину и сохраняют конечную величину, когда относительная скорость движения падает до нуля. В случае же соприкосновения твердого тела с жидкостью или газом силы трения и сопротивление среды с уменьшением скорости также уменьшаются и падают до нуля, когда скорость тела относительно среды падает до нуля. [c.195]

Пример 3. Предположим, что сопротивление О, которое жидкость оказывает движению твердого тела заданной формы, является инерциальным в том смысле, что оно определяется плотностью жидкости р, скоростью V и диаметром тела й. Тогда при х = X, Х2 = у, хз = г формула (8) эквивалентна соотношению [c.125]

Основным признаком жидкости является малое сцепление между ее частицами. Жидкости не оказывают сопротивления медленному изменению их формы (деформации), оказывая сопротивление только сжимающим силам. Все жидкости, с которыми приходится иметь дело в технике, разделяются на жидкости с большой вязкостью и жидкости маловязкие. Переход от вязких жидкостей к твердым телам происходит постепенно, и часто мы не можем сказать, к какой группе отнести рассматриваемое тело. Так, например, смола при обычной температуре течет, как жидкость, хотя мы и говорим о куске смолы как о твердом теле. К жидкостям с большой вязкостью мы относим малоподвижные жидкости, оказывающие большое сопротивление движению в них твердых тел. Примером таких жидкостей могут служить некоторые сорта смазочных масел, мазут, глицерин, патока. К маловязким жидкостям относятся вода, бензин, спирт. Сопротивление, которое оказывают жидкие тела изменению их формы, зависит от скорости деформации. При одной и той же величине скорости деформации сопротивление, оказываемое сильно вязкими жидкостями, больше, чем у маловязких жидкостей. [c.250]

Противодействие приложенной силе в механических системах оказывают силы трения и сила упругости. Различают два типа трения между двумя твердыми телами и. между твердым телом и жидкостью (или газом). Наиболее существенным в этом различии является совершенно разная зависимость сил трения от скорости движения. Именно в случае соприкосновения твердых тел, как бы ни была мала скорость их относительного движения, силы трения всегда имеют конечную величину и сохраняют ее при уменьшении скорости до нуля. В случаях же соприкосновения твердого тела с жидкостью или газом все силы трения (в том числе и сопротивление среды) изменяются с изменением скорости и исчезают при = 0. [c.96]

Если трущиеся поверхности твердых тел разделены сплошным слоем смазки и выступающие микронеровности на поверхности одного из них при относительном движении не задевают за микронеровности поверхности другого тела, непосредственное соприкосновение этих тел отсутствует. В таких условиях сухое трение исключается, вместо него наблюдается трение в самом слое смазки, называемое жидкостным. Благодаря этому механический износ тел теоретически отсутствует, что удлиняет срок службы скользящих тел. Помимо того, при жидкостном трении достигается значительная экономия энергии, так как силы трения в слое смазки, при прочих равных условиях, намного меньше сил сухого трения при скольжении непосредственно соприкасающихся твердых тел. Снижение потерь на трение в условиях смазки объясняется иной сущностью этого трения. Сопротивление движению в таких случаях состоит из сопротивления вязкому сдвигу отдельных слоев жидкости по отношению друг к другу и из сопротивления сдвигу тех слоев жидкости, которые непосредственно соприкасаются с поверхностями твердых тел. В соответствии с этим различают внутреннее трение, т. е. трение [c.213]

Рассмотрим силы, действующие на твердое тело массой шщ и объемом Ущ, опускающееся в неограниченном объеме покоящейся жидкости. Движение его обусловлено действием силы тяжести От, противоположно которой направлены архимедова сила Ра и сила сопротивления Л. Кроме того, если тело движется с переменной скоростью V, то на него действует сила инерции, направленная противоположно вектору ускорения. Отсюда уравнение движения тела в жидкости записывается в виде [c.148]

В настоящее время разработаны и успешно применяются численные методы-решения многих теплофизических задач расчет температурного состояния-твердых тел, температурных полей в потоках жидкости и газа, в жидких и газовых прослойках, заключенных в неподвижные или вращающиеся полости исследование закономерностей движения теплоносителя с целью выявления механизма процессов теплообмена исследование структуры пограничного слоя, теплообмена и трения на твердой поверхности и т. п. Одним из наиболее успешно развивающихся направлений использования математического эксперимента в теплофизических исследованиях является изучение закономерностей тепломассообмена и трения в потоках жидкости и газа с использованием теории пограничного слоя. Поэтому в качестве примера рассмотрим более подробно основные этапы математического эксперимента по исследованию сопротивления трения и теплоотдачи турбулентного потока к твердой поверхности. Ограничим задачу случаем стационарного течения несжимаемой жидкости с постоянными теплофизическими свойствами около гладкой плоской поверхности (в общем случае проницаемой). [c.66]

Местные сопротивления вызывают изменение скорости движения жидкости по величине (сужение и расширение), направлению (колено) или величине и направлению одновременно (тройник). Поэтому часто указывают на некоторую аналогию между явлениями, происходящими в местных сопротивлениях, и явлением удара в твердых телах, которое с механической точки зрения также характеризуется внезапным изменением скорости. [c.159]

Весьма малые силы, действующие на жидкость, способны вызвать изменение ее формы. В отличие от твердых тел жидкости не обладают способностью сохранять свою форму и приобретают форму сосуда, в котором находятся. В обычном состоянии жидкость оказывает большое сопротивление всестороннему сжатию (малая сжимаемость) и вместе с тем относительному движению соседних слоев (вязкость). [c.10]

В связи с этим при непрерывном потенциальном возмущенном движении идеальной тяжелой жидкости, возникающем в случае горизонтального поступательного движения с постоянной скоростью твердого тела (корабля) по ее свободной поверхности или внутри нее вб.лизи свободной поверхности (подводной лодки), парадокс Даламбера не имеет места. В этих случаях возникают волновое сопротивление и подъемная сила, а количество движения жидкости при установившемся течении представляется расходящимся интегралом. [c.208]

Рассмотрим основные закономерности, характеризующие явление трения скольжения смазанных тел. Жидкостное трение — это внутреннее трение между частицами жидкости в том случае, когда твердые элементы частей машины непосредственно не соприкасаются, а разделены между собой масляной пленкой. При относительном движении поверхностей имеет место сдвиг отдельных слоев жидкости одного относительно другого. Таким образом, силы трения в данном случае определяются в основном внутренним сопротивлением сдвига слоев масляной пленки. При этом смазочная жидкость должна удерживаться в зазоре между скользящими поверхностями. Это возможно тогда, когда силы сцепления между поверхностями твердых тел и прилегающим слоем жидкости больше сил сцепления между частицами смазочной жидкости. Жидкост- [c.303]

Таким образом, имеется кажущаяся потеря энергии. Эта кажущаяся потеря вызывается в машинах трением, вязкостью жидкостей, несовершенной упругостью твердых тел, сопротивлениями, происходящими от электрической индукции и намагничивания. Но эта потеря энергии является чисто кажущейся, так как кроме видимых движений, которыми занимается теоретическая механика, существуют невидимые колебания молекул, изучение которых является предметом физики и которые создают теплоту, свет, электричество и т. д. [c.77]

В книге значительное место уделено исследованию колебаний жидкости в резервуарах и упругих систем с жидким заполнением. Для сил затухания в жидкости принята гипотеза Рэлея, по которой силы затухания пропорциональны скорости движения частицы жидкости, т. е. феноменологическая теория вязкой жидкости. До гипотезы Е. С. Сорокина в литературе долгое время господствовала гипотеза вязкого сопротивления внутреннего трения в твердых телах (гипотеза Кельвина—Фойгта), в соответствии с которой силы затухания пропорциональны скорости движения точек [c.6]

Проведенные исследования [29, 37, 44] показали, что пленки на поверхности пузырьков газа или пара оказывают значительное влияние на их движение в жидкости. Действительно, в процессе движения пузырьков скопления веществ на их поверхности будут сноситься с верхней в нижнюю часть, образуя на части поверхности пузырька F насыщенный монослой этих веществ. На поверхности F скорость обтекающей пузырек жидкости, как и на поверхности твердого тела, обращается в нуль. В области этой поверхности возникает явление отрыва, сопровождающееся дополнительным сопротивлением формы. [c.134]

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]

С отрывом потока от твердых стенок приходится иметь дело во всех отраслях техники, связанных с течением жидкости или газа гидротехнике, транспортировке жидкостей и газов, гидравлических и газовых машинах, судостроении, авиации и ракетной технике. В большинстве случаев отрыв явление, приводящ,ез к вредным последствиям увеличению сопротивления движению жидкости или газа в трубопроводах ( местные сопротивления), увеличению сопротивления движению твердого тела в жидкости, уменьшению максимальной подъемной силы крыла, нестационарным нагрузкам, а при высоких сверхзвуковых скоростях — к возможности появления узких зон больших тепловых потоков к летательному аппарату и т. п. [c.5]

В 80—90-е годы появились работы Жуковского о движении тела в жидкости — проблема, которой до него занимались Пуассон, Стокс, Клебш, Томсон и Тэт, Кирхгоф и др. В работе О парадоксе Дюбуа (1891) Жуковский дал физическое объяснение зтому парадоксу. С точки зрения общих законов механики безразлично, движется ли тело в неподвижной жидкости, или тело неподвижно, а движется жидкость. Тем не менее Р, Дюбуа (1818— 1896) в 1879 г. экспериментально показал, что силы, действующие на тело в том и другом случаях, различны. Оказалось, что сопротивление неподвижной пластинки в жидкости, движущейся с некоторой скоростью, будет больше сопротивления, испытываемого пластинкой, движущейся с той же скоростью в неподвижной жидкости. Это расхождение Жуковский объяснил тем, что при движении реальной жидкости всегда возникают завихрения у стенок, на свободной поверхности и т. д. В подтверждение своего объяснения Жуковский сконструировал прибор, с помощью которого показал, что при отсутствии завихрений в жидкости давления в обоих случаях будут одинаковы. Заметим, что проблему движения твердого тела в жидкости в те же годы и позднее изучал также [c.268]

В Москве к началу советского периода сформировалась научная школа в области гидромехаштки и аэромеханики во главе с Н. Е. Жуковским. Этот замечательный ученый на закате своего жизненного пути имел многих выдающихся учеников и последователей, разрабатывавших такие актуальные проблемы механики жидкостех , как теоретические и экспериментальные методы определения сопротивления и подъемной силы при движении твердого тела в жидкости и вихревая теория гребного винта. Самым видным представителем школы Жуковского был С. А. Чаплыгин. В этой школе выросли и крупные теоретики, такие, как А. И. Некрасов (1883—1957), [c.280]

В тот же период, когда проводились первые экспериментальные исследования течений в пористых средах, ученые стали уделять внимание и теоретическим аспектам динамики дисперсных систем. Первое решение задачи о сопротивлении движению твердого тела в вязкой жидкости опубликовал сэр Джордж Стокс(1819—190о гг.). Он родился в Скрине (Ирландия) и получил образование в 1 емб-риджском университете. Впоследствии он стал там профессором [c.25]

Г. В. Каменков предложил в основу определения параметров вихревой дорожки А Г, /г и / положить принцип наименьшего сопротивления для установившегося движения твердого тела в жидкости. Установив связь этого принципа с вопросом об устойчивости дорожки и исходя из теоремы о количестве движения. Г. В. Каменков получил уравнение для определешия параметров дорожки, дающей наименьшее сопротивление. Характеризующие дорожку ве- [c.199]

Причина сопротивления движению твердых тел в воде неизвестна. Развитие теории линий тока, с которой так тесно связано имя покойного профессора Рэнкина, оказалось большим продвижением вперед в теоретическом изучении движения жидкости. Эта теория, однако, прямо применима лин1ь к гипотетическим жидкостям без вязкости и ее результаты применительно к воде очень далеки от данных экспериментальной проверки. [c.263]

Коэффициенты сопротивления были измерены для разных значений р/рр и Ы2а. Шмидель [688] исследовал движение диска, а Фэйдж и Йохансен — плохо обтекаемые тела [208]. Стоксово сопротивление (малые числа Рейнольдса) частиц произвольной формы изучалось Бреннером [72], который рассмотрел гидродинамические силы и крутящий момент, определенные экспериментально при поступательном и вращательном движении твердой частицы в жидкости, находящейся на бесконечности в состоянии покоя. Подробное рассмотрение обтекания тел при низких числах Рейнольдса дается в книге [309]. В работе [.382] измерены сопротивления свободно падающих цилиндров и конусов. [c.36]

Движение твердых тел в жидкссти (обтекание жидкостью твердых тел) представляет одну из важнейших проблем гидромеханики. Основной задачей при этом является определение сил, которые возникают при относительном движении тела и жидкости. Тело, движущееся в жидкости, встречает со стороны последней сопротивление, для преодоления которого нужно приложить некоторую силу. Таким будет, например, сопротивление, которое встречает при своем движении самолет, автомобиль или поезд со стороны воздуха, корабль или подводная лодка со стороны воды. В случае когда тело пеюдвижно, а жидкость обтекает его, наоборот, тело оказывает сопротивление движению жидкости, на преодоление которого затрачивается часть энергии потока обтекающей жидкости. Примером этого является давление ветра на здание, обтеканиз мостового быка водой и т, п. [c.227]

При обтекании твердого тела потоком жидкости или при движении твердого тела в покоящейся жидкости возникают гидравлические сопротивления. Эти сопротивления проявляются в непосредственной близости от самого тела и определяются действием сил вязкости и сил, оп-ределяемьгх разностью давления перед обтекаемым телом и за ним. Соотношение между силами трения и давления может быть различным, в зависимости от формы твердого тела, направления движения потока, обтекающего тело, и ряда других факторов. [c.227]

Переходим к задаче о движении твердого тела в вязкой жидкости. Стокс в 1851 г. дал исследование задачи о движении niapa в вязкой жидкости, одним из основных результатов которого явилась известная формула для сопротивления жидкости движению niapa [c.152]

Для расчета приходится обосновывать не только модель реальной конструкции формы деталей, число степеней свободы, характер внешних и внутренних связей и т.д., приходится наделять определенными свойствами и сами твердые тела и рабочие жидкости. Причем, свойства, которыми наделяется модель, зависят от действующих нагрузок и целей расчета. Например, для задач статики, кроме особьох случаев, нет смысла учитывать вязкость жидкости и вязкость деформируемого твердого тела. В задачах гидродинамики можно не учитывать сжимаемость жидкости, если скорость ее движения значительно меньше скорости звука (М 1). При вынужденных колебаниях системы с малым сопротивлением можно не учитывать силы сопро- [c.15]

В предыдущих главах была изучена та часть реологии, которая стала классической и известна под названием механики сплошной среды и входит в учебники по механике после разделов механика материальной точки и системы материальных точек и механика твердого тела и системы твердых тел, в которых также рассматривается идеализация, и даже болЫпая, чем гуково тело и ньютоновская жидкость. Когда механика изучает движение планет вокруг Солнца, то планеты рассматриваются как материальные точки, каждая из которых обладает некоторой массой т. При таком изучении материальными свойствами небесных тел, будь они упругие тела, пластические или жидкие, полностью пренебрегают. Это является исходной предпосылкой механики Ньютона. Когда механика обращается к задачам о движении тел на Земле, она постулирует также несуществующее, абсолютно твердое тело. Если распространить принятую в главе I терминологию идеальных тел, то можно назвать абсолютно твердое тело евклидовым телом по имени Евклида (5 век до н. э.), который основал свою геометрию на предположении о существовании таких тел. В противоположность твердому телу Паскаль (1663 г.) предложил рассматривать материал, частицы которого могли бы двигаться одна относительно другой совершенно свободно, без какого-либо сопротивления. Это — жидкость, не обладающая какой-либо вязкостью, которая была названа идеальной жидкостью и которую можно назвать наскалев-ской жидкостью. Как евклидово тело, так и паскалевская жидкость не характеризуются никакими физическими постоянными, кроме массы. Следовательно, эти тела находятся вне области реологии. Затем в механику были введены два идеальных материала, характеризующиеся физическими постоянными и поэтому принадлежащие реологии (которая тогда еще не существовала). Эти тела были названы соответственно гуковым телом и ньютоновской жидкостью. Они являются классическими телами. В таких учебниках, как учебник Лява (1927 г.) по теории упругости и учебник Лэмба (Lamb, 1932 г.) по гидродинамике, задачи для этих тел сведены к задачам прикладной математики, после чего можно забыть об их физическом [c.124]

Теория волнового движе1шя тяжелой жидкости, волнового сопротивления, а также теория движения тела вблизи свободной поверхности жидкости достигли своего подлинного расцвета в работах русских ученых послереволюционного периода. Ряд фундаментальных исследований по классической теории волн, по волнам в жидкости конечной глубины, по теории волн конечной амплитуды и другим вопросам принадлежит акад. Н. Е. Кочину и акад. А. И. Некрасову. Теория волнового сопротивления получила развитие в исследованиях Л. Н. Сретенского. Движение твердого тела вблизи свободной поверхности, в частности, движение подводного крыла, составило предмет изысканий М. В. Келдыша, Н. Е. Кочина, л 1. А. Лаврентьева и др. Л. И. Седов первый строго поставил и разрешил задачу о глиссировании тела по поверхности тяжелой жидкости. Всемирную известность получили ставшие уже классическими исследования выдающегося советского механика и кораблестроителя акад. А. Н. Крылова — основоположника теории качки корабля на волнении. [c.34]

При гидродинамических ограничениях Ы, Е2 рассматриваются ностунательные перемещения твердого тела в ограниченном поверхностью 5е объеме жидкости. Время перемещения, положение тела в начальный и конечный момент считаются заданными. Заданным также считается текущее направление движения. Спрашивается, как тело должно двигаться, чтобы минимизировать энергетические затраты на преодоление сопротивления жидкости [c.45]

Сопротивление воды или воздуха движению твердых тел. Вмесю того чюбы рассматривать твердое тело, движущееся с некоюрой скоростью V в неподвижной среде, обратим движение предположим, что 1вердое тело неподв1гжно, а на него течет вся среда с той же скоростью V, но в обратном направлении. Такое обращение движения упрощает вопрос мы теперь можем не обращать внимания на массу твердого тела в движении принимают участие только массы воздуха или другой среды. Рассмотрим давления этих движущихся жидкостей на твердое тело. [c.145]

Теория волнового движения тяжелой жидкости, волнового сопротивления, а также теория движения тела вблизи свободной поверхности жидкости были далеко продвинуты в работах русских ученых послереволюционного периода. Теорию волн конечной амплитуды одновременно с итальянским механиком Т. Леви-Чивита создали Н. Е. Кочин и А. И. Некрасов. Теория волнового сопротивления получила развитие в исследованиях Н. Е. Кочина и Л. Н. Сретенского, а за рубежом — Ха-велока. Движение твердого тела вблизи свободной поверхности, в частности движение подводного крыла, составило предмет изысканий М. В. Келдыша, Н. Е. Кочина, М. А. Лаврентьева и др. Л. И. Седов )ешил задачу о глиссировании тела по поверхности тяжелой жидкости. Зсемирную известность получили исследования советского механика и кораблестроителя А. Н, Крылова по теории качки корабля на волнении значительное углубление и развитие этой теории принадлежат М. Д. Хаскинду. [c.34]

То, что описанное выше возмущение линий тока в действительности имеет место, обнаруживается, если мы подкрасим воду. Если вначале приведем в движение твердое тело, то увидим несколько нерегулярное вихревое кольцо позади него, которое быстро растет и затем разрушается, после чего вся вода позади тела перемешивается и сопровождает его движение. В то же время, если в воде, через которую движется вихревое кольио, имеются цветные полоски подкрашенной жидкости, то кольцо сохраняет расстояния между ними почти без изменений. Следователь ю, такое возму1цение линий тока оказывается 1лавной причиной испытываемого твердым телом сопротивления, превосходящего сопротивление трения. [c.266]

Твердое тело, подвешенное к упругой проволоке, совершает крутильные колебания в жидкости. Момент инерции тела относительно оси проволоки г равен Д. Момент сил упругости проволоки Щупрг = — Сф, где с — коэффи-циент упругости, а ф — угол закручивания момент сопротивления движению гпсг = — РФ, где ф—угловая. скорость твердого тела, а р > 0. В начальный момент твердое тело было закручено на угол фо и отпущено без начальной скорости. Найти уравнение дви- [c.282]

В силу потенцизльности сверхтекучее движение жидкости не оказывает никакой сплы на стационарно обтекаемое твердое тело (парадокс Даламбера см. 11). Напротив, нормальное движение приводит к возникновению действующей на обтекаемое тело силы сопротивления. Если движение жидкости таково, что сверхтекучий и нормальный потоки массы взаимно компенсируются, то мы получим весьма своеобразную картину на погруженное в гелий II тело будет действовать сила, в то время как никакого суммарного переноса массы жидкости нет. [c.709]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...