Сопротивление жидкостей движущимся в них телам

Чтобы тело двигалось в жидкости с ускорением, к нему должна быть приложена не только сила, необходимая для ускорения самого тела, но еще и дополнительная сила, необходимая для ускорения жидкости, приводимой в движение телом. Эта дополнительная сила является результатом взаимодействия между телом н жидкостью и обусловливает дополнительное сопротивление движению тела сверх того сопротивления реальной жидкости, которое имело бы место при равномерном движении тела с данной скоростью. Покажем это, рассмотрев изменение кинетической энергии тела и жидкости в процессе ускорения. [c.396]

Если свободно падающее тело находится в жидкости, 10 вследствие сопротивления среды оно через нек-рое время после начала движения начинает двигаться равномерно, т. к. сила тяжести уравновешивается силой сопротивления, направленной против движения. Здесь работа будет F ds os (F, ds) = = jF ds , следовательно тело теряет энергию. В самом деле, опускаясь, оно теряет потенциальную энер- [c.351]

Поэтому, как ясно показано Фрудом в прошлом году на заседании секции А, твердое тело должно двигаться сквозь невязкую жидкость без сопротивления, причем жидкость течет от носа тела к его корме по нитям или линиям тока, которые, соединяясь сзади, вызывают давление, в точности уравновешивающее давление впереди. В действительности вода оказывает очень большое сопротивление быстрому движению в ней твердых тел. Если способный плавать шарик бросить в воду с большой высоты, то он проникнет в нее на очень малую глубину, и если достигнуть скоростей, близких к скоростям выстрела, слой воды толщиной в один фут будет оказывать примерно такое же сопротивление, как и один дюйм железа. Хотя теория линий тока приводит к противоположным результатам, это не должно подрывать веру в ее истинность, поскольку в ней не учитывается вязкость воды. Однако ясно, что прежде чем мы сможем извлечь практическую пользу из этой теории при рассмотрении реальных жидкостей, следует узнать, каким образом вязкость влияет на поведение этих жидкостей, чтобы учесть ее в применении теории. Именно это и является тем моментом, который мне хотелось бы осветить, делая движение воды видимым. [c.263]

Здесь будут рассмотрены некоторые вопросы, относящиеся к силам сопротивления. Исследования показывают, что на величину силы сопротивления оказывают влияние род жидкости, форма движущегося тела, его положение в жидкости и характер движения. Тело может двигаться в полностью погруженном состоянии (подводное плавание) или частично погруженном. [c.376]

Необходимое условие для критической скорости (29) является более общим результатом, чем приведенные выше результаты расчета. Наши вычисления свидетельствуют о том, что тело будет двигаться без сопротивления через жидкий Не II при абсолютном нуле, если скорость тела V меньше критической скорости Ус. Однако при температурах, больших абсолютного нуля, но меньших температуры бозе-конденсации, будет существовать нормальная компонента жидкости, т. е. нормальная компонента элементарных возбуждений. Нормальная компонента жидкости служит источником сопротивления движению тела. Впервые сверхтекучесть была обнаружена в опытах, в которых жидкость вытекала из боковой стенки сосуда через тонкую трубку. Нормальная компонента жидкости может оставаться в сосуде, тогда как сверхтекучая компонента вытекает без торможения. Приведенный выше вывод выражения для критической скорости справедлив и в том случае, когда скоростью V считается скорость сверхтекучей жидкости относительно стенок трубки, а Мо — масса жидкости. При скорости, большей Ус, возбуждения будут возникать в результате взаимодействия потока жидкости с любыми механическими неоднородностями стенок. (Более подробно теория гелия II и, его свойства рассмотрены в обзорах [95—97 ].) [c.242]

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]

Велика заслуга Эйлера в разъяснении вопроса о природе сопротивления жидкостей движущимся в них телах. В 1744 г. в Трактате о равновесии и движении жидкостей Даламбер (1717—1783) высказал утверждение, что тела, двигаясь поступательно, прямолинейно и равномерно в жидкости, не должны при этом испытывать с ее стороны сопротивления, так как давления в лобовой части уравновешиваются давлениями вблизи кормы. Это противоречащее опыту утверждение получило название парадокса Даламбера. Сам Даламбер не дал строгой постановки и доказательства этого утверждения, Странный парадокс, объяснение которого предоставляю математикам , — писал Даламбер. Эйлер разъяснил сущность этого парадокса в 1745 г. в примечаниях к Новым началам артиллерии Робинса, показав, что причина сопротивления лежит в отличии обтекания тел реальной жидкостью от соответствующих теоретических схем безотрывного обтекания тел идеальной жидкостью. Если некоторые люди увлекутся и будут думать, — говорит Эйлер, — что можно продвигать тело через жидкость, не встречая сопротивления, так как сила, с которой жидкость действует на переднюю часть тела, будет уничтожаться действием такой же силы на заднюю часть, что не имеет места при течении действительных жидкостей, то такой вывод будет неправилен . [c.20]

После того как ракета или космический корабль достигли требуемой большой скорости, которая в зависимости от назначения ракеты или космического корабля должна быть различной (см. 76), двигатели выключаются если при этом космический корабль уже поднялся на такую высоту, где плотность атмосферы очень мала и поэтому она не создаег сколько-нибудь заметного сопротивления движению, то корабль и все заключенные в нем тела находятся под действием только сил тяготения Земли, Луны, планет и Солнца (какие из этих сил практически следует учитывать — зависит от места нахождения корабля). Вследствие этого для кораб.пя и всех находящихся в нем тел наступает состояние невесомости. Исчезают деформации тел и обусловленные ими силы, действующие со стороны частей тела друг на друга и со стороны одних тел на другие например, тела перестают давить на подставки, на которых они покоятся, и если тело приподнять над подставкой, то оно будет покоиться в таком положении ( висеть в воздухе) жидкость, налитая в сосуд, перестанет давить на дно и стенки сосуда, поэтому она не будет вытекать через отверстие внизу сосуда и ее надо будет через это отверстие выдавливать отвесы будут покоиться в любом положении, в котором их остановили. Тела, которым сообщена относительно кабины корабля начальная скорость в любом направлении, будут двигаться в этом направлении прямолинейно и равномерно (если пренебречь сопротивлением воздуха, находя-Н1егося в кабине), пока не придут в соприкосновение с другими телами, после чего возникнут явления типа соударения. [c.190]

Опущенное в жидкость тело под действием силы тяжести тела и архимедовой силы Ра = РЯ т. сли 0 . > Ра, будет двигаться вниз. При появлении относительной скорости между телом и жидкостью возникает сила сопротивления [c.124]

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]

Пусть, для определенности, создающий внешнее магнитное поле ток течет в катушке, внутри которой находится магнетик. Магнетик поляризуется и создает свое магнитное поле (поле его магнитных токов). Отделение механической системы от термической может здесь показаться трудным. В проводах катушки, несомненно, есть скрытое движение, так как там постоянно выделяется джоулево тепло, да и создающие ток заряды частицы микроскопические. Кроме того, ток поддерживается сторонними силами. Однако мы должны отвлечься от всяческих усложнений, не связанных с существом дела. Ведь всегда можно связать с механической системой сколь угодно сложные внешние тела, которые будут влиять на механическую систему и через нее — на термическую. Для поведения термической системы существенно только движение механической системы, с которой термическая непосредственно связана. В нашем случае несущественно как раз наличие сторонних сил и сопротивления проводников. Сторонние силы потому и нужны, что не будь их, сопротивление проводников погасило бы ток. Энергия, передаваемая сторонними системами зарядам е , сейчас же снова отбирается от них проводником (переходит в джоулево тепло). Все это для нас несущественно. Если бы сопротивления не было, кинетическая и магнитная энергия зарядов могла бы оставаться постоянной и без сторонних систем и изменялась бы только за счет воздействия термической системы. Внешние воздействия на термическую часть не изменились бы, если бы вместо тока в проводниках двигалась без сопротивления не имеющая атомной структуры электронная жидкость . Ясно, что механической системой следует считать не микрозаряды в проводнике, а их макродвижение, которое можно представлять как движение фиктивной электронной жидкости. Координаты ее макрочастиц будут механическими параметрами нашей системы, а работа термической части над механической [c.14]

Проанализируем все силы, действующие на тело, которое двигается в жидкости, иервоначально находящейся в состоянии покоя. Мы имеем сопротивление давления и сопротивление трения. Сопротивление давления является составляющей, параллельной направлению движения тела, силы, результирующей из всех давлений. Сопротивление трению является равнодействующей всех касательных сил, взятых в том же направлении. Источником сопротивления давлению являются два явления. Одно относится к подъемной силе, т. е. к работе, которая должна быть израсходована, чтобы получить подъемную силу. Сила, которая делает необходимым расходование этой работы, называется индуктивным сопротивлением. Другая часть сопротивления давлению независима от подъемной силы, и мне хотелось бы назвать ее сопротивлением следа . [c.68]

Замечательно, что первые высказывания древних философов иа этот счет относятся к движению тел, а не к равновесию их. Сравнительная медленность движений, наблюдавшихся в то время, при полном отсутствии правильных представлений об инертности тел и движении по инерции (материя косна, всякое движение поддерживается силой и прекращается после ее исчезновения), не позволили древним обнаружить основное гидроаэродинамическое явление — сопротивление воды и воздуха движущимся в них телам. Наоборот, практика использования ветра для приведения в движение парусных кораблей, точно 1ак же как и применение весел для той же цели в безветрие, наталкивали наблюдателя на мысль о движущей роли воздуха и воды. Не удивителыш поэтому, что в известном трактате Физика великого античного философа Аристотеля (384—322 гг. до н. н. э.), где можно найти первые в истории науки следы аэродинамических идей, выска- >.ывается утверждение о пропульсивном, как мы сейчас говорим, т. е. двигательном действии воздуха на метательный снаряд. По воззрениям того времени снаряд не мог двигаться сам, без непрерывного приложения к нему силы. Аристотель находит источник этой силы в действии на снаряд воздуха, смыкающегося за снарядом и толкающего его вперед. Вместе с тем Аристотель ничего не говорит о направленном против движения действии воздуха на лобовую часть — сопротивлении снаряда. Пройдет много веков и Ньютон создаст теорию сопротивления, основанную на ударном действии частиц воздуха на лобовую часть обтекаемого тела, но при этом не будет учитывать указанную Аристотелем силу, действующую на кормовую часть тела, и только в середине XVIII в. Даламбер соединит эти две силы и придет к поразившему в свое время умы парадоксу об отсутствии сопротивления в идеальной жидкости. В свете этого исторического факта можно правильно оценить глубину идей Аристотеля, как бы они ни казались нам в настоящее время односторонними и далекими от действительности. [c.18]

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]

Основные положения. Если в покоящейся жидкости или газе двигать прямолинейно с постоянной скоростью какое-нибудь тело, то дтя поддержания этого движения должна все время преодолеваться сила, направленная в сторону, прямопрогивоположную движению. Эта сила, с которою жидкость действует на равномерно движущееся в ней тело, называется сопротивлением тела. [c.105]

Насколько силыю зависит от положения тела сравнительное участие сопротивления давл ния и сопротивления трения в полном сопротивлении, показывает пример плоской пластинки если двигать такую пластинку в жидкости или газе в направлеиии, перпендикулярном к ее плоскости, то полное сопротивление состоит почти целиком из сопротивления давле И1Я, так что сопротивлением трения можно при таком движении пренебречь. В этом Случае мы имеем почти потенциальное течение только с передней стороны пластинки, характер же течения сзади пластинки, следовательно, и распределение давления, совер пенно изменены действием вязкости. Напротив, если пластинка двигается в своей плоек сти, то внутреннее трение жидкости не оказывает значительного влияния на характер течения, и оно остается почти потенциальным результирующая сил давления получается почти равной нулю, и полное сопротивление, которое в этом случае значительно меньше, чем в предыдущем, можно рассматривать состоящим из одного сопротивления трения. [c.109]

Далее Боми отмечает противоречие и в физических представлениях Вильмо Этот автор (Вильмо) считает (флюид) жидкость однородной, то есть имеющей всюду одинаковое сопротивление. Он считает, что все части жидкости покоятся, и взяв две точки, одну ближе к центру, другую дальше от него, он заставляет их двигаться вокруг центра. В этом случае он доказывает, что центростремительные силы одинаковы, и вот лемма, которую он пытается доказать Центростремительные силы нескольких тел, движущихся по окружности в однородной жидкости с разными скоростями, равны . Тела, вращаясь по окружностям, стремятся удаляться в направлении касательном к окружностям таким образом, жидкость оказывает сопротивление [c.210]

Связь между вихревым кольцом и линиями тока диска. Другая тема, которую мне хотелось бы несколько прояснить, подкрашивая воду, относится к форме линий тока тонкой поверхности типа диска. Я считаю оби1.еизвестным, что теория линий тока показывает, что все тела будут двигаться без сопротивления в идеальной жидкости и тонкие поверхности не являются исключением из общего правила. Однако я не уверен, что какой-либо удовлетворительный рисунок линий тока таких тел дан в настоян ее время. [c.266]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...