Сабақ Тақырып: Гидростатика негіздері Сұйықтық және оған әсер етуші күштер
жүктеу/скачать 47.85 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Газ молекулаларын ара қашықтығы, сұйық немесе қатты дене молекулаларын ара қашықтығынан әлдеқайда көп, ал оның есесіне молекулааралық күштері өте аз.
|
Модуль 1. Гидростатика № 2 ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚ Тақырып: Гидростатика негіздері Сұйықтық және оған әсер етуші күштер. Келесі сұрақтан туындайтын мәселелерді шешу: Сұйықтардың механикалық сипаттамасы мен негізгі қасиеттері. Сұйықтық және оған әсер етуші күштер. Сұйық дегеніміз ағатын қасиеті бар материал (орта). Ағын – үзіліссіз деформацияланатын қозғалыст түрі. Қозғалыс әрине күш әрекетімен болады. Сұйық ағыны, өте аз күштің әсерімен, шексіз деформацияланатын тұтас ортаның көрінісі. Табиғаттағы заттың бәрі қатты, сұйық және газ күйінде кездеседі. Олардың молекулаларын қозғалу ерекшеліктері және молекулааралық күштері әртүрлі болады. Қатты заттардың молекулалары тұрақты орталықтарда тербеліс жасап тұрады. Ал газ молекулалары бір-бірімен соқтығысып, үздіксіз орын ауыстырып отырады. Сұйықтар белгілі жағдайда қатты зат күйіне де өте алады. Сондықтан он молекулалары лездік орталықта тербеліс жасап тұрып, секіріп басқа орталыққа ауыса алады. Сұйық молекулаларын осы қозғалу ерекшелігі сұйыққа аққыштық қасиет дарытады және кез-келген ыдыс формасын қабылдай алуын қамтамасыз етеді. Газ молекулаларын ара қашықтығы, сұйық немесе қатты дене молекулаларын ара қашықтығынан әлдеқайда көп, ал оның есесіне молекулааралық күштері өте аз. Сондықтан газдарды сығу оңай, сұйық пен қатты денелерді сығу қиын. Осы тұрғыдан қарағанда газдарды сығылатын сұйық, ал шынайы сұйықтарды сығылмайтын немесе өте аз сығылатын, тамшы құрайтын сұйық деп бөлуге болады. Гидравликада тек тамшы құрайтын сұйықтардың тыныштық күш мен қозғалыс сырларын қарастырады. Мұн ең төте жолы — сұйық табиғатын танытатын он моделін анықтау болып табылады. Ол сұйықт тұтастығы. Бұл модель бойынша, сұйық өзі алып тұрған кеңістікте, немесе қозғалып бара жатқан арнада біртұтас, арасында қуыс немесе бос орын жоқ деп есептелінеді (молекулалар арасы, сұйық толтырып тұрған, немесе қозғалып бара жатқан кеңістікпен салыстырғанда өте аз, оны ескермесе де болады). Сұйық және газ механикасы (СГМ) сұйықтар мен газдардың теңдесу қалпын және қозғалыс заңдылықтарын зерттейтін ғылым. СГМ физиканың бөлімі. Бұдан былай қысқалық үшін “сұйық” деген аталымның мағынасы тек тамшылы сұйықтар ғана емес және газдар да деп түсінілуі керек. СГМ пәні үш бөлімнен тұрады: сұйықтеңдесу (гидростатика), қозғалыс кейпі (кинематика) және қозғалым (динамика). Сұйықтеңдесу бөлімінде сұйықтардың және оларға батырылған денелердің теңдесуі зерттеледі. Екінші бөлімде сұйық қозғалысының геометриялық қасиеттерін сұйыққа әрекет етуші күштерден бөліп алып қарастырады. Қозғалым бөлімінде сұйықтардың қозғалысын және оған батырылған немесе шекаралас орналасқан қатты денемен әрекеттесуі зерттеледі. Қозғалымның екі бөлімі бар: сұйыққозғалым және газқозғалым. Сұйыққозғалым сығылмайтын сұйықтың (тығыздығы =тұрақты) қозғалу заңдарын зерттейді. Газқозғалым сығылатын сұйықтардың қозғалысын ( тұрақты), яғни газдардың қозғалысын олардың тығыздығы елеулі өзгергенде қарастырады. Сығылатын сұйықтардың қозғалу құбылыстары сығылмайтын сұйықтардың қозғалыс құбылыстарына қарағанда күрделірек болады. СГМ-да сұйықтардың қозғалысын зерттеу үшін маңыз (масса), қайрат (энергия) және қозғалыс мөлшерінің сақталу заңдары мен Ньютон заңдары қолданылады. Бұлардың негізінде қозғалыстың шаққылық (дифференциалдық) теңдеулері құрастырылады. СГМ есептерін шешкенде теориялық және тәжірибелік әдістер үйлестіріледі. Көбінесе іс жүзінде пайда болған есептерді теориялық әдіспен қозғалыс теңдеулерін аумақылау (интегралдау) арқылы шешу қиынға соғады. Сондықтан көп жағдайларда тәжірибелік әдістер пайдаланады. Тамшылы сұйықтар мен газдардың қасиеттері әртүрлі екені белгілі. Сондықтан оларды жалпы сұйық деген ұғымымен біріктіруге мүмкіндік беретін жалпы сипаттамалық қасиеттерін тауып көрсету қажет. СГМ-ның тұрғысынан тамшылы сұйықтар мен газдардың екі жалпы сипаттамалық қасиеттері бар: жеңіл қозғалғыштық немесе аққыштық пен тұтастық. Сонымен, сұйық дегеніміз тұтас және жеңіл қозғалғыш немесе аққыш орта. Сұйықтың бұл қасиеттерін тереңірек түсіндірейік. Өте аз жанама күш сұйық бөлшегіне едәуір уақыт әрекет етсе, бөлшек пішінін өзгертеді (1.1-суретті қараңыз), яғни аға бастайды. Осыны жеңіл қозғалғыштық немесе аққыштық деп атайды. Жеңіл қозғалғыштық сұйыққа тән қасиет болса, тұтастық қасиеті-ұйғару. Шынында барлық сұйықтар молекулалардан (затшалардан) тұрады. Затшалардың ара қашықтығы болады. СГМ жеке затшалардың қозғалысын зерттемейді, сұйықты тұтас орта деп қарайды. Тұтастық туралы ұйғару сұйық ағынының барлық көрсеткіштерін: жылдамдық, тығыздық жєне қысымды үзіксіз шамалар яғни кеңістік мекендіктердің (координаттарының) үзіксіз бернелері (функциялары) ретінде қарастыруға мүмкіндік береді. Егер, ағысталған денелердің сызықтық сипаттама өлшемдері (шардың диаметрі (қосөресі), қанаттың хордасы және т.б.) затшалар ара қашықтығына қарағанда өте үлкен болса, онда сұйықтар үшін тұтастық шарты орындалады. Сұйықтың кішкене (элементар) көлемінің сызықтық өлшемі затшалар ара қашықтығына қарағанда жеткілікті үлкен және ағысталған денелердің сызықтық сипаттама өлшемдерінен жеткіліткті кіші болуы керек. (1.2-суретті қараңыз).
Тұтастықты Кнудсен саны (Kn) арқылы сипаттайды Kn=lз/L, мұнда lз - затшалар ара қашықтығы; L- ағынның сипаттамалық өлшемі (құбыр үшін L=D, 1.2-сурет). Егер, Kn<10-3 болса, сұйық ортаны тұтас деуге болады. Егер, Kn>10-3 болса, ортаны тұтас деуге болмайды. Әуелік (атмосфералық) қысымдағы газдар үшін lз≈10-5 см, тамшылы сұйықтар үшін lз≈10-7-10-8 см, яғни өте аз шамалар. Сондықтан әдеттегі техникалық жағдайларда тұтастық шарты әрқашан да оңай орындалады. Газ қысымы азайса, lз өседі де тұтастық шарты орындалмауы мүмкін (мысалы, ғарыш құралдары үшін). Кейбір кішкене көлемдегі сұйық тығыздығының орташа мәні сол көлемдегі маңыздың (массаның) ∆m көлемге (1.3-сурет) қатынасы ретінде анықталады. ρор=∆m/∆V кг/м3. Мұнда маңыз ∆m қысым мен ыстықтыққа (температураға) тәуелді емес, оларға тәуелді көлем ∆V. Көлем қысым өскенде кішірейеді, ал ыстықтық өскенде ұлғаяды. Берілген көлемдегі заттың таралуы бірқалыпты болмаса, тығыздықтың нүктедегі мәнін былай анықтауымыз керек . Сұйық тығыздығы жалпы жағдайда ыстықтық (температура) пен қысымға тәуелді ρ=f (T,P). Қысым мен ыстықтық өзгергенде сұйық тығыздығының (көлемінің) өзгеру қасиетін сығылғыштық деп атайды. Тамшылы сұйықтардың газдармен салыстырғанда сығылғыштығы өте аз, сондықтан оларды көп есептерді шешкенде сығылмайтын сұйықтар деп қарауға болады. Сонымен, сұйықтарды екіге бөлуге болады: сығылмайтын (ρ=тұрақты) және сығылатын сұйық (ρ≠тұрақты). Сығылмайтын сұйықтардың қозғалысы туралы есептерді шешу едәуір оңай. Сығылмайтын сұйық қозғалғанда көлем пішінін өзгерте алады, бірақ шамасын өзгертпейді, яғни сұйықтың тығыздығы өзгеріссіз қалады. жүктеу/скачать 47.85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||