Тұтқыр сұйықтың қозғалысы

Барлық нақ ты сұ йық тардың бір қ абаты екінші қ абатымен салыстырғ анда орын ауыстырса, онда азды-кө пті ү йкеліс кү ші пайда болады.Шапшаң ырақ қ озғ алатын қ абат тарапынан жай қ озғ алатын қ абатқ а ү детуші кү ш ә сер етеді.Керісінше, жай қ озғ алатын қ абат тарапынан шапшаң қ озғ алатын қ абатқ а бө геуші кү ш ә сер етеді.Бұ л кү штер ішкі ү йкеліс кү штері деп аталады, олар қ абаттардың бетіне жү ргізілген жанама бойымен бағ ытталады.Ішкі ү йкеліс кү шінің шамасы сұ йық ағ ысының жылдамдығ ы бір қ абаттан екінші қ абатқ а кө шкенде қ аншалық ты шапшаң ө згеретіндігіне тә уелді жә не қ арастырылып отырғ ан сұ йық қ абаты бетінің S ауданы неғ ұ рлым ү лкен болса, соғ ұ рлым зор болады.Мысалы, бірінен бірі ∆ h қ ашық тық тағ ы сұ йық тың екі қ абаты ₁ жә не ₂ жылдамдық пен ақ сын ( ₁- ₂=∆ ) делік. Қ абаттардың ∆ h ара қ ашық тығ ын ө лшегенде бағ ыт сол қ абаттардың ағ ыс жылдамдығ ына перпендикуляр болсын. Сонда ∆ /∆ h шамасы бір қ абаттан екінші қ абатқ а кө шкенде жылдамдық тың қ аншалық ты шапшаң ө згеретіндігін кө рсетеді, оны жылдамдық градиенті деп атайды.

Ньютон алғ аш рет сұ йық тың екі қ абатының арасындағ ы ү йкеліс кү ші жылдамдық тар айырымы мен жанасып тұ рғ ан сұ йық қ абаттары бетінің ауданына тура пропорционал екендігін дә лелдеді

F= (1)

Мұ ндағ ы пропорционалдық коэффициент, яғ ни сұ йық тың тұ тқ ырлық коэффициенті деп аталады.Тұ тқ ырлық коэффициенті неғ ұ рлым кө п болғ ан сайын сұ йық тың идеал сұ йық тан айырмашылығ ы мен ү йкеліс кү ші соғ ұ рлым ү лкен болады. Егер екі сұ йық қ абаты шексіз жақ ын болса, онда

= .

Сұ йық тұ тқ ырлығ ының ә серінен болатын қ озғ алыс кезіндегі жанама кернеулігі мынадай:

, (2)

Сұ йық тың тұ тқ ырлық коэффициенті:

. (3)

Енді тұ тқ ырлық коэффициенттің ө лшемділігін тағ айындайық:

^-1T^-1.

Тұ тқ ырлық тың динамикалық коэффициенті – пен ө лшенеді, яғ ни жылдамдық градиенті - 1 . Бетінің ауданы 1м² сұ йық қ абаттарының ә серлесу кезіндегі тұ тқ ырлық кү ші 1Н болады.

Ә детте коэффициентін тұ тқ ырлық тың абсолюттік коэффициенті деп атайды.Ал осы коэффициенттің берілген сұ йық тың тығ ыздығ ына () қ атынасы тұ тқ ырлық тың кинетикалық коэффициенті делінеді, ол

. (4)

Бұ л тұ тқ ырлық коэффициентіне кері шама, яғ ни 1/ - ақ қ ыштық коэффициенті деп аталады.

Тұ тқ ырлық – сұ йық тар мен газдардың негізгі қ асиеттерінің бірі.Мысалы, машиналарды майлау ү шін жанармайды алдын ала тұ тқ ырлығ ына қ арап таң дап алады.Сұ йық тұ тқ ырлығ ының температурағ а байланыстылығ ы ө те кү шті болады. Себебі сұ йық тың температурасы жоғ арылап кризистік температурағ а жеткенде (мысалы, суды алсақ ол 100⁰С-та қ айнап буғ а айналады) басқ а фазағ а ө теді. Ә сіресе майлар тұ тқ ырлығ ының тә уелділігі кү шті, мысалы, температурасы 18⁰ С-тан 40⁰С-қ а дейін кө терілгенде кастор майының тұ тқ ырлығ ы тө рт еседей кемиді.

Газдардың ағ ысын сұ йық тың ағ ысы деп қ арастыруғ а болады, бірақ газдардың тұ тқ ырлық коэффициенті едә уір аз жә не олардың сығ ылғ ыштығ ы есепке алынуғ а тиіс.Температура жоғ арылағ анда, сұ йық тардағ ыдай газдардың тұ тқ ырлығ ы кемімейді, керісінше аздап артады.Мысалы, су буы ү шін температура 0⁰С-тан 150⁰С-қ а кө терілгенде тұ тқ ырлық коэффициенті 86 10^-6 пз-дан 89 10^-6 пз-ғ а дейін кемиді.

Сонымен осы уақ ытқ а дейінгі біз қ арастырып келген сұ йық ағ ынының ламинарлық ағ ын (латынша lamina- қ абат деген сө з) деп аталады, ө йткені сұ йық қ абаттары бір-бірінің бетімен сырғ анағ ан тә різді қ озғ алады. Сұ йық қ ұ бырымен ақ қ анда жылдамдық артқ ан сайын ағ ынның ламинарлық сипаты жоғ алып, ретсіз бола бастайды.Қ ұ бырдың осіне перпендикуляр жылдамдық қ ұ раушылары пайда болады. Сұ йық тың ә рбір нү ктесіндегі жылдамдық векторы ө зінің орташа мә нінен ретсіз ауытқ ып отырады.Осындай ағ ын турбуленттік ағ ын деп аталады.Қ ұ бырларда немесе каналдарда ламинарлық қ озғ алыс турбуленттік қ озғ алысқ а ауысқ анда, кедергі кенеттен артып кетеді.

Тұ тқ ыр сұ йық денені орай ақ қ анда жылдамдық артқ ан сайын ағ ыстың сипаты ө згеріп, ол қ ұ йынды ағ ысқ а айналады. Сұ йық орай ақ қ ан дененің бетінен бө лініп шық қ ан сұ йық ағ ындары жеке қ ұ йындарғ а бө лшектенеді. Дененің артқ ы жағ ында тү зілген қ ұ йындарды сұ йық ағ ызып ә кетеді де олар біртіндеп барып басылады.

Шынтуайтына келсек, Бернулли тең деуін тұ тқ ыр сұ йық тарғ а қ олдануғ а болмайды, ө йткені ү йкеліс кү штері жұ мысының салдарынан ағ ын тү тігінің ішінде энергияның бір бө лігі жылуғ а айналады. Ал суғ а ұ қ сас сұ йық тар ү шін Бернулли тең деуі жеткілікті тү рде дә л орындалады.

Лекция №17