Сили, породжені в'язкістю

Ми познайомилися з законами, яким підпорядкованих-вується сухе тертя. Поговоримо тепер про особливості гальмують сил в рідинах і газах і розглянемо спочатку властивості в'язкого тертя в чистому вигляді.

Налийте в тарілку трохи води і опустіть туди тріску. Подуйте на тріску - вона попливе по воді. І навіть якщо ви подули слабо, тріска все одно сдви-нется з місця. Зовсім інакше вела б себе та ж тріска, покладена на стіл; щоб зрушити її з місця, потрібно було б подути на неї досить сильно.

В обох випадках тріску гальмують сили тертя; але коли тріска лежить на столі - на неї діє сухе
тертя зі стороти столу; коли ж тріска плаває у воді - на неї діє рідке тертя з боку води. Головна відмінність рідкого (вузького) тертя від су-хого полягає в тому, що не існує рідкого тертя спокою. Як би не мала була сила тяги, вона викличе дви-ються тіла в рідині. Чим менше ця сила, тим мед-леннее буде плисти тіло, але застою все-таки не буде. Тре-ня спокою і викликається їм застій - відмітна властивість сухого тертя.

В'язке тертя виникає при русі твердих тіл в рідкому або газоподібному середовищі, наприклад, ^ коли човен або пароплав пливуть по річці, коли літак або

Птах летять в повіт-хе. Воно виникає і в тих випадках, ко-ли сама рідина або газ течуть повз нерухомих твёр - Рис. 9. Перебіг рідини по трубі. Дих тіл.

Стрілками показана швидкість течії Причина виник-

шарів<новения вязкого тре-

Ня в обох випадках одна і та ж: тертя між шарами рідини або газу, поточними з різними швидкостями, - так називає-моє внутрішнє тертя.

Якщо тверде тіло рухається в нерухомому середовищі, що прилип до нього шар води або повітря переміщається разом з ним. При цьому він ковзає уздовж сусіднього шару. Виникає сила тертя, захоплива цей шар. Він приходить в рух і в свою чергу захоплює дотримуюся щий шар і т. Д. Чим далі від поверхні тіла, тим повільніше рухаються шари рідини або газу. Сила тре-ня між шарами гальмує більш швидкі шари і, зна-чит, саме тверде тіло. Воно гальмується безпосередньо в'язким тертям.

Те ж саме відбувається, коли потік рідини або газу тече повз нерухомого тіла. В цьому випадку при-ліпший до поверхні тіла шар нерухомий. Прямую-щие шари рухаються все швидше. Коли, наприклад, вода тече по трубі, то все швидше вона рухається в центрі труби (рис. 9).

В'язке тертя намагається захопити поміщене в потік тіло. Щоб воно залишалося нерухомим, його треба
утримувати з певною силою, яка залежить від сили в'язкого тертя.

Сила ця залежить від розмірів поверхні тіла, від швидкості патока, а також від якості самої рідини або газу-від їх в'язкості. Чим більше в'язка рідина, тим більше в'язке тертя. У води в'язкість менше, ніж у канцелярського клею, а у клею - менше, ніж у, смоли.

В'язкість залежить від температури рідини. Чому, наприклад, взимку мотор стояв на морозі автомобіля або трактора доводиться розігрівати? Робиться це для того, щоб зігріти застигле масло, залите в мо-тор. В'язкість застиглого масла, а значить, і в'язке тертя, яке відчувається ходовими частинами мотора, так ве-лики, що мотор не може швидко обертатися.

Навпаки, в'язкість газів з пониженням температури падає.

Виникає цікаве і дуже важливий для практики питання: наскільки товстий прилеглий до навантаженого в потік тіла шар рідини (або газу), в якому ско-кість помітно змінюється від внутрішніх ділянок до на-ружной? Справді, адже тільки в цьому шарі мож-ника сили внутрішнього тертя, що визначають вели-чину в'язкого тертя, що діє на тіло. Там же, де шари рідини течуть з однаковою швидкістю, сили внутрішнього тертя відсутні. При цьому рідина, ра-зумеется, що не перестає бути в'язкою.

Вчені провели необхідні розрахунки і вимірювання, і виявилося, що для одного і того ж тіла товщина шару залежить від в'язкості рідини і від її швидкості. Якщо рідина дуже в'язка і тече зовсім повільно, об-ласть, де виникають сили в'язкого тертя, простягається далеко від кордонів тіла. Швидкості шарів потоку стано-вятся однаковими (і сили тертя зникають) тільки на великій відстані від поверхні тіла. У цьому слу-чаї швидкість шарів потоку поступово зменшується, починаючи з шарів, далеких від поверхні тіла.

Навпаки, якщо в'язкість рідини мала, а потік б-стрий, швидкість потоку залишається постійною аж до відстаней, дуже близьких до поверхні. Вся область, де шари ковзають одна відносно одної, стискається в дуже тонкий шар, що прилягає до твердої поверхні. Цей шар називають прикордонним.

Те ж саме виходить, звичайно, і тоді, коли твёр-дое тіло рухається в спокійній рідині або газі.

Коли літак летить в повітрі, його крила захоплюють за собою повітря. І ось, виявляється, що при плануванні, коли пропелер НЕ розбурхує повітря, швидкість повітря змінюється на десятки метрів в секунду на відстані всього в один міліметр від крил. А на відстані неяк-зкіх сантиметрів швидкість повітря вже практично дорівнює нулю. У швидких потоках маловязких рідин і газів внутрішнє тертя грає роль тільки в дуже тонкому по-граничному шарі, і в'язке тертя, яке гальмує тіло, обу-словлено тільки силами в'язкості, що виникають в цьому шарі. За його межами в'язкість практично не грає ніякої ролі. Якраз в цьому випадку може придбати значну величину зовсім інша гальмує сі-ла - опір тиску.

Схожі статті