Приклад виконання роботи:
Визначення гідравліки і коротка історія її розвитку
Гідравліка - одна з найдавніших наук в світі. Ще в давні часи, задовго до нашої ери, з перших кроків свого історичного розвитку, людина була змушена практично займатися вирішенням різних завдань гідравліки. Про це говорять результати археологічних досліджень і спостережень, які показують, що ще за 5000 років до нашої ери в Китаї, а потім і в деяких інших країнах стародавнього світу вже існували зрошувальні канали і були відомі деякі найпростіші пристрої для підйому води. У багатьох місцях збереглися також залишки водонапірних і гідротехнічних споруд (водоводи, дамби, акведуки), що свідчать про досить високий рівень будівельного мистецтва в стародавньому світі. Однак ніяких відомостей про гідравлічних розрахунках цих споруд немає, і треба думати, що всі вони були побудовані на підставі чисто практичних навичок і правил.
Перші вказівки про науковий підхід до вирішення завдань гідравліки відносяться до 250 року до нашої ери, коли Архімедом був відкритий закон про рівновагу тіла, зануреного в рідину. Надалі, проте, на протязі наступних більш ніж півтора тисячоліття гідравліка не отримала скільки-небудь помітного розвитку. У цю епоху, яка характеризувалася загальним застоєм у науці і культурі, були не тільки втрачені перші елементи знання, а й значною мірою забуті практичні навички рішення задач гідравліки. І тільки в XVI-XVII століттях, в епоху Відродження, коли з'явилися роботи Стевина, Леонардо да Вінчі, Галілея, Паскаля, Ньютона, які досліджували, зокрема, ряд дуже важливих гідравлічних явищ, було покладено серйозне підстава подальшого розвитку гідравліки як науки.
Крім гідравліки, рішенням завдань спокою і руху рідин займається також і інша наука - теоретична гідромеханіка, що розвинулася як самостійний розділ теоретичної механіки.
ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ ГІДРАВЛІКИ
При вирішенні завдань гідравліки рідкими тілами, або рідинами, в широкому сенсі слова, називають фізичні тіла, легко змінюють свою форму під дією сил самої незначної величини. На відміну від твердих тіл рідини характеризуються досить великою рухливістю своїх часток і тому володіють здатністю приймати форму посудини, в який вони налиті. Розрізняють два види рідин: рідини краплинні і рідини газоподібні. Краплинні рідини являють собою рідини в звичайному, загальноприйнятому розумінні цього слова; до їх числа відносяться різні рідини, що зустрічаються в природі і застосовуються в техніці: вода, нафта, гас і т. д. Все краплинні рідини мають великий опір зміні обсягу і важко піддаються стисненню. При зміні тиску і температури їх обсяг змінюється дуже незначно. Навпаки, газоподібні рідини (гази) змінюють свій обсяг в залежності від цих же факторів в значній мірі. При вирішенні завдань гідравліки зазвичай вивчаються краплинні рідини, в подальшому для стислості звані просто рідинами. Газоподібні рідини, їх властивості та застосування розглядаються у відповідних спеціальних дисциплінах - термодинаміки і аеромеханіці. Краплинні рідини практично не надають помітного опору розтягуючих зусиль. Сили зчеплення, що існують між молекулами таких рідин, проявляються лише на їх поверхні у вигляді так званих сил поверхневого натягу, де і виявляється відома опірність рідини розриву. Цим пояснюється, наприклад, існування тонкої плівки мильної бульбашки, освіту краплі, утримуваної від падіння під дією сили тяжіння, і т. П. Сили опору рідини розриву мізерно малі. Тому при вирішенні звичайних завдань гідравліки вважають, що розтягують зусилля в рідини відсутні. Поряд з цим слід особливо підкреслити, що краплинні рідини істотно опір сдвигающим силам, яке проявляється при русі рідини у вигляді сил внутрішнього тертя; правильний облік цих сил внутрішнього тертя при русі рідини є однією з основних задач гідравліки. У гідравліки рідина розглядається як сукупність матеріальних точок (часток) в обмеженому обсязі; розрізняють тверді поверхні, що обмежують обсяг рідини (наприклад, стінки і дно судин, що містять рідину), і так звані вільні поверхні, по яких рідина межує з іншими рідинами або газами (наприклад, поверхня стикання рідини з повітрям у відкритому посуді). Сили, що діють на обмежений обсяг рідини, в гідравліки, як і в теоретичної механіки, прийнято ділити на внутрішні і зовнішні. Внутрішні сили представляють собою сили взаємодії між окремими частинками розглянутого об'єму рідини; зовнішні сили діляться на сили поверхневі, прикладені до поверхонь, які обмежують обсяг рідини (наприклад, сили, що діють на вільну поверхню, сили реакції стінок і дна судин), і сили об'ємні, безперервно розподілені по всьому об'єму рідини (наприклад, сила тяжіння). З метою полегшити і спростити вирішення низки завдань в гідравліки іноді користуються поняттям ідеальної, або досконалої, рідини, яка володіє абсолютною нестислива, повною відсутністю температурного розширення і не чинить опору розтягують і зрушують зусиллям. Звичайно, ідеальна рідина - рідина фіктивна, яка не існує в дійсності. Всі реальні, що зустрічаються в природі рідини в тій чи іншій мірі характеризуються всіма перерахованими вище властивостями. Однак, як уже було відзначено вище, стисливість, температурне розширення і опір розтягування для реальних рідин мізерно малі і зазвичай не враховуються. Таким чином, основний і по суті єдиною особливістю, що відрізняє ідеальну рідину від рідини реальної, є наявність у останньої сил опору зрушенню, що визначаються особливим властивістю рідини - в'язкістю. Зважаючи на це ідеальну рідину іноді називають нев'язкої, а реальну рідина - в'язкою рідиною. Зустрічаються в природі і застосовуються в техніці рідини, їх стан і поведінку при різних гідравлічних явищах знаходяться в безпосередній залежності від таких фізичних властивостей рідини, як питома вага, щільність, в'язкість і т. Д. Тому першим завданням гідравліки, що передує безпосередньому вивченню гідравліки, є визначення цих фізичних властивостей, виявлення впливають на них факторів і встановлення одиниць їх вимірювання.