A viszkózus súrlódás ereje - stadopedia
A belső súrlódás makroszkopikus szempontból megjelenő jelensége a súrlódási erők megjelenése a különböző sebességű gázok vagy folyadékok között egymással párhuzamosan mozgó rétegek között. A gyorsítóerő a mozgó rétegre hat. Ezzel szemben a lassan mozgó réteg gátolja a gyorsabban mozgó gázréteget (folyadék). Ebben az esetben a felmerülő súrlódási erők a rétegek érintkezési felületének érintője mentén vannak irányítva.
A viszkozitás oka a sebesség gradiens jelenléte # 916; U / Folyadék (gáz) mozgó rétegei között; az impulzus átvitelét a rétegek között végezzük.
Tekintsük Newton közismert tapasztalatát. Tegyük fel, hogy két párhuzamos lemez van (1. ábra), amelyhez gáz (folyadék) van.
A lemezek közötti távolság h. Az alsó lemez mozdulatlanul fog tartani, a felső lemez ugyanolyan irányban mozogni fog síkjában állandó sebességgel u0.
A felső lemezen közvetlenül elhelyezkedő gázréteg ugyanolyan sebességgel lesz u0 mint a lemez, míg az alsó lemezen lévő gázréteg nyugalmi állapotban van. A tapasztalat azt mutatja, hogy bármely közbülső réteg mozogjon olyan sebességgel u arányban, amely arányos a rögzített lemezen lévő x távolsággal,
Az állandó a meghatározása abból a feltételből következik, hogy x = h u = u0. azaz u0 = ah. Honnan a = u0 / h. Ezután az (1) kifejezés a következő alakú:
Így az F1 erő a felső lemezre kerül. A síkban van, és ugyanolyan irányú, mint a lemez mozgásának iránya. Mivel a lemez egy u0 állandó sebességgel mozog, akkor a lemeznek ugyanolyan nagyságúnak, mint az F ellenkező irányának kell lennie a gázoldalon, amit a viszkózus súrlódás erejének nevezünk.
A kísérletből következik, hogy az F1 erő abszolút értéke arányos az u0 sebességgel. amellyel mozgatjuk a lemezt és a lemez felületét,
ahol # 951; - állandó arányossági együttható, amelyet viszkózus súrlódási együtthatónak neveznek. Figyelembe véve, hogy a viszkózus súrlódási erő F = - F1. Újraírjuk (3) a következő formában:
Mivel a (2) bekezdésből következik. akkor az utolsó kifejezés a következőképpen ábrázolható:
Ez Newton belső viszkózus súrlódási törvénye, amelyet kísérletileg alapított. A törvény kimondja, hogy amikor a különböző sebességű folyadék vagy gáz rétegeinek réteges mozgása tangenciális erők van közöttük, arányos a rétegek sebességének gradiensével és a kontaktus területével.
A h viszkozitási együttható fizikai jelentése, hogy numerikusan egyenlő a gáz vagy folyadék áramlási sebességével párhuzamos egységnyi felületre ható erővel, sebesség-gradienssel.
Newton második törvénye szerint F = dp / dt. ahol p a gázréteg elemi tömegének lendülete. Ezért (5) lehet infinitezimális:
Hagyja, hogy a gáz vagy a folyadék sebességének változása az X tengely irányában mozogjon, és maga az áramlás sebessége merőleges ezen tengelyre (2.
Ezután a Newton-törvény (6) azt állítja, hogy a dt idő alatt átadott lendület az X tengelyre merőleges dS területen arányos a dt idővel, a dS terület nagysága és a sebesség gradiensével.
A folyadékok, például a gázok belső súrlódása akkor következik be, amikor a folyadék a mozgási irányra merőleges irányú elmozdulás következtében mozog. A belső súrlódás általános törvénye Newton törvénye:
ahol: S - folyadék mozgó rétegeinek érintkezési területe, m 2;
a "-" jel azt jelzi, hogy az F erő az u sebességre irányul.
A viszkozitás jellemzői: 951 dinamikus viszkozitási együttható; és a kinematikus viszkozitási együttható # 957; .
h- dinamikus viszkozitás. vagy a folyadék belső súrlódási együtthatója (Pa • c)), egyenlő a réteg egységfelületére ható erővel az egység sebességi gradiensében, azaz Amikor egy réteg sebessége, amely egy adott távolságtól egy egységnyi, különbözik az utóbbi sebességétől az egység sebességével. Mennyire jellemzi a folyadék (gáz) ellenállását a rétegek elmozdulásához. Az inverz, # 966; = 1 / # 951; az úgynevezett folyékonyság.
Az anyagnak a folyadéktól az üvegtestig való átmenetét rendszerint 10-11-10 Pa · s nagyságrendű viszkozitásnak tulajdonítják.
Különösen a hidraulikus hajtások és a tribotechnika számításánál a mérnöki feladatoknál gyakran foglalkozni kell az értékkel:
Ezt a mennyiséget kinematikus viszkozitásnak nevezik.
Itt van a folyadék sűrűsége; - dinamikus viszkozitás.
A minőségi különbség viszkózus súrlódási erők a száraz súrlódás, hogy a test csak a jelenlétében viszkózus súrlódás és tetszőlegesen kis külső erő szükségszerűen fog mozogni (t. E. viszkózus súrlódás, nincs statikus súrlódás). Éppen ellenkezőleg, a hatása alatt csak viszkózus súrlódás test kezd mozogni, nem teljesen leállt, bár a mozgás, és végtelenül lassú.