Лекция 3. ТЕЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕМОДИНАМИКИ

И.О. Кривцова

3.1. течение вязкой жидкости

Гидродинамикой называют раздел физики, в котором изучают вопросы движения несжимаемых жидкостей и взаимодействие их при этом с окружающими твердыми телами.

Гемодинамикой называют изучение движения крови по сосудистой системе в соответствии с законами гидродинамики.

Внутреннее трение, или вязкость

В реальной жидкости в результате взаимного притяжения молекул существует внутреннее трение. Оно проявляется при помешивании жидкости, вызывает замедление скорости падения в ней тел и т.д. Явление внутреннего трения (или вязкости) можно рассматривать следующим образом.

Пусть 2 слоя жидкости, находящиеся на расстоянии dx друг от друга, имеют скорости υ₁ и υ₂. Со стороны слоя, который движется быстрее, на слой, который движется медленнее, действует ускоряющая его сила, и наоборот. Это силы внутреннего трения, направленные по касательной к поверхности слоя.

Ньютон установил, что сила внутреннего трения между двумя параллельными слоями жидкости, которые движутся с различными скоростями, тем больше, чем больше площадь соприкасающихся слоев (рис. 3.1). Она зависит от изменения скорости течения жидкости при переходе от слоя к слою (уравнение Ньютона):

Рис. 3.1. Изменения скорости течения жидкости при переходе от слоя к слою

где η - коэффициент внутреннего трения (или вязкость) жидкости;

- изменение скорости, отнесенное к расстоянию между слоями

в направлении, перпендикулярном скорости (градиент скорости), S - площадь соприкасающихся слоев. Из уравнения Ньютона следует, что

Вязкость - величина, численно равная силе трения, возникающей при течении между двумя слоями жидкости, соприкасающимися на площади, равной 1 м² при градиенте скорости между ними, также равном 1 м/с.