Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Ортаның тұтқырлығы. Сұйықтың ламинарлық ағысы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
| Ортаның тұтқырлығы. Сұйықтың ламинарлық ағысы. Газ және сұйық орталарда дене қозғалған кезде оған ортаның тарапынан кедергі болады. Сұйық немесе газ тәрізді ортаның онда қозғалатын денеге түсіретін қарсы әсері ортаның кедергі күштері деп аталады. Мұндай күштердің негізгі ерекшелігі тыныштық үйкелісінің жоқтығында.
Дененің қозғалыс жылдамдығы артқан кезде ортаның кедергі күштері тез арта бастайды, өйткені дене өзімен бірге ортаның бөлшектерін ілестіріп алып кетіп, ал олар болса келесі қабатты өзіне ілестіреді. Сондықтан денені ортада үлкен жылдамдықпен қозғалту үшін өте көп энергия қажет болады. Осындай қозғалыс кезінде энергия шығынын азайту үшін ортаның кедергі күшінің қалай пайда болатындығын білу керек. Ол қозғалыстағы дененің формасымен, оның қозғалыс жылдамдығымен және ортаның өзінің қасиеттерімен анықталады екен. Көлденең қималары бірдей болатын және бірдей v жылдамдықпен қозғалатын сигар тәрізді үшкір денені, шарды және дискіні алып қарайтын болсақ, онда сигар тәрізді дененің қозғалысына ауаның кедергі күші Fc дискі қозғалған кездегі Fд кедергі күшіне қарағанда 30 есе кем, ал шардың қозғалысы кезіндегі Fш кедергі күшіне қарағанда 5 есе кем болады екен (2.32-сурет). Сұйықтың кедергі күшінің дененің қозғалыс жылдамдығына тәуелділігі біршама күрделі болады және ол сұйық қабаттарының бір-біріне қатысты қозғалыс сипатына және сұйықтың өзінің қасиеттеріне тәуелді түрде анықталады. Сұйықтың бөліктерінің бір-бірлеріне қатысты қозғалысы кезінде осы қозғалысты тежеуге тырысатын күштер пайда болады, оларды ішкі үйкеліс күштері немесе тұтқырлық күштері деп атайды. Егер кеңістіктің әрбір нүктесінде ағыс жылдамдығы уақыт бойынша өзгермейтін болса, онда ортаның қозғалысын қалыптасқан немесе ламинарлық деп атайды. Сұйықтың цилиндрлік түтіктегі ламинарлық ағысы кезінде түтіктің осі бойымен қозғалатын сұйықтың жылдамдығы максималь болады (2.33-сурет), ал тікелей түтіктің қабырғасына жуық жерде ағыстың жылдамдығы нөлге тең болады. Осы кезде сұйық түгелдей цилиндрлік қабаттарға бөлініп, олардың ағыс жылдамдықтары түтік бойында оның центрінен қабырғасына қараған бағытта өшіп отырады. Сонымен, ламинарлық ағыс кезінде түтік пен сұйық арасында үйкеліс жоқ, өйткені сұйықтың түтіктің бетіндегі жылдамдығы нөлге тең, тек сұйықтың тұтқырлығынан туатын ішкі үйкеліс қана болады. Сұйықтың қабаттарының қозғалысы кезіндегі жылдамдықтың түсуін жылдамдықтың градиентімен сипаттайды. Градиент деп қайсы-бір шаманың кеңістіктік өзгерісінің тездігін сипаттайтын векторды атайды. Бұл вектор берілген шаманың ең тез өзгерісі өтетін сызықтың бойындағы өсу бағытында алынған жанаманың бойымен бағытталады. Градиенттің сан мәні осы шаманың көрсетілген сызықтың бірлік ұзындығына келетін өсімшесімен анықталады. Жылдамдықтың градиенті gradv деп белгіленеді. Қарастырылып отырған жағдайда ағыс жылдамдығының түтіктің радиусы бойындағы біркелкі өзгерісі кезінде gradv=v/r (2.80) болады, мұндағы v – жылдамдықтың r аралықтағы өзгерісі. Бірақ, шын мәнісінде, жылдамдық радиус бойында біркелкі өзгермейді, сондықтан (2.65) формула тек өте азғантай r үшін ғана орындалады. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|