Основы статики и динамики жидкости

Равновесное состояние жидкости и действующие силы

Если на некоторую массу жидкости не действовали и не действуют внешние силы, то каждая частица этой массы или остается неподвижной относительно данной системы координат, или движется прямолинейно c одинаковой для всех частиц скоростью, так что взаимное расположение частиц этой массы жидкости остается неизменным. Такое механическое состояние массы жидкости называется равновесным. При действии внешних сил рассматриваемая масса жидкости может или сохранить равновесное положение, или перейти в состояние движения. Для равновесия необходимо, чтобы эти силы удовлетворяли некоторым условиям, которые будут рассмотрены далее.

Внешние силы могут быть поверхностными и объемными (массовыми).

Поверхностные силы — это силы, действующие в точках граничной поверхности данной массы. Они пропорциональны размеру площадки Дщ, взятой на этой поверхности, для которой можно написать равенство:

где ДР — действующая поверхностная сила, p — коэффициент пропорциональности, физический смысл которого очевиден из отношения р=ДР/Дщ, т.e. этот коэффициент представляет собой так называемое «напряжение».

Объемные (или массовые) силы — это внешние силы, пропорциональные объему жидкости (если данная масса однородна, т.e. плотность ее одинакова во всем объеме). Для объемных сил справедлива зависимость:

где k — коэффициент пропорциональности, физический смысл которого заключается в условии k=сj (здесь с — плотность, j — ускорение данной объемной силы).