Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №12 Элементы механики жидкостей и газов

 Конспект 12. Элементы механики жидкостей и газов.

Тема: Элементы механики жидкостей и газов

1. Гидростатика

Определение. Гидростатика – раздел физики, изучающий равновесие жидкостей в гравитационном поле.
Определение. Давление (Па) – величина, характеризующая действие силы , на площадь поверхности , перпендикулярно к этой поверхности.
 – давление, Па
Замечание. Формула, указанная выше, верна для всех видов давления: и твердых тел, и в жидкостях, и в газах.
 – гидростатическое давление жидкости или газа на определенной глубине под поверхностью, Па
Где ρ – плотность жидкости или газа, кг/м3
h – глубина рассматриваемой точки жидкости или газа под поверхностью, м
Замечание. На одном уровне в однородной жидкости или газе давление одинаково.
Замечание. Следствием действия гидростатического давления является возникновение силы Архимеда.
Закон Паскаля для жидкостей и газов – давление, производимое внешними силами на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа.
Сообщающиеся сосуды – сосуды, соединенные протоками (примеры: артезианский колодец, шлюзы, чайник, водопроводная система и др.).

Замечание. Поверхности однородной жидкости в сообщающихся сосудах любой формы и сечения устанавливаются на одном уровне. А высоты столбов над уровнем раздела двух разнородных жидкостей обратно пропорциональны плотностям жидкостей.

Гидравлический пресс – машина, действие которой основано, на законе Паскаля, предназначенная для создания больших сжимающих усилий, основная часть – это сообщающиеся цилиндры разного диаметра, снабженные поршнями.

Замечание. Цилиндр заполняется водой, маслом или другой подходящей жидкостью. По закону Паскаля давление покоящейся жидкости передается одинаково по всем направлениям и во все стороны передается без изменений: .
 – закон гидравлического пресса
Замечание. Выигрыш в силе получают, воздействуя на малый поршень малым усилием, при этом на большой поршень действует сила во столько раз большая, во сколько площадь большого поршня больше площади малого поршня.
Определение. Атмосферное давление (Па) – давление атмосферы на земную поверхность и все тела, находящиеся на ней.
Нормальное атмосферное давление (при t = 0 ℃) =760 мм.рт.ст.≈  Па.
Замечание. Впервые атмосферное давление измерил Эванджелиста Торричелли.
Устройства для измерения давления газов: ртутный барометр, барометр-анероид («безжидкостный»), манометр металлический.

2. Гидродинамика

Определение. Гидродинамика – раздел физики, изучающий движение жидкостей и газов.
Определение. Идеальная жидкость – модель реальной жидкости, в которой не учитывается внутреннее трение, вязкость и температурные изменения объема.
Закон неразрывности потока жидкости (уравнение неразрывности) – при установившемся движении произведение скорости движения жидкости υ в данном сечении на площадь сечения S является величиной постоянной.
 – уравнение неразрывности потока жидкости
 – уравнение неразрывности потока жидкости для использования при решении задач

Замечание. Из уравнения неразрывности следует, что скорость жидкости в более узком сечении больше.
 – уравнение Бернулли (закон сохранения энергии потока жидкости)
 – уравнение Бернулли для использования при решении задач

Где р – внешнее давление в данной точке потока жидкости, Па
ρ – плотность жидкости, кг/м3
υ – скорость потока в данном месте, м/с
h – высота, на которой находится рассматриваемый объем жидкости над нижним уровнем потока, м
Замечание. Полное давление потока жидкости складывается из весового (ρgh), статического (р) и динамического () и остается неизменным.

Примеры проявления законов гидродинамики:

1) Притяжение между телами, находящимися вблизи потоков движущихся жидкостей (газов)

2) Теннисный шарик в потоке воздуха

3) Подъемная сила крыла самолета