Молекулы газа, совершая беспорядочное, хаотическое движение, не связаны или слабо связаны силами взаимодействия, поэтому они движутся свободно и в результате соударений стремятся разлететься во все стороны, заполняя весь предоставленный им объем, т.е. объем газа определяется объемом того сосуда, который газ занимает.
Как и газ, жидкость принимает форму того сосуда, в который она заключена. Но в жидкостях в отличие от газов среднее расстояние между молекулами остается практически постоянным, поэтому жидкость обладает практически неизменным объемом.
Хотя свойства жидкостей и газов во многом отличаются, в ряде механических явлений их поведение определяется одинаковыми параметрами и идентичными уравнениями. Поэтому гидроаэромеханика — раздел механики, изучающий равновесие и движение жидкостей и газов, их взаимодействие между собой и обтекаемыми или твердыми телами — использует единый подход к изучению жидкостей и газов.
В механике жидкости и газы рассматриваются как сплошные, непрерывно распределенные тела в занятой ими части пространства.
Плотность жидкости мало зависит от давления и во многих задачах можно пользоваться понятием несжимаемой жидкости— жидкости, плотность которой всюду одинакова и не изменяется со временем.
Жидкости имеют следующие наиболее характерные свойства.
Типичные жидкости (вода, бензин, спирт и т.п.) не имеют трения покоя, частицы их очень подвижны. В других жидкостях имеется вязкость (внутреннее трение) — это мед, масло, вар и т.п. Однако при продолжительном действии силы частицы вязкой жидкости тоже становятся подвижными. Это свойство выражается так: жидкости не имеют упругости формы, дляних модуль сдвига равен нулю.
Практически все жидкости несжимаемы. Это значит, что для них коэффициенты сжатия имеют очень малые значения. Следовательно,
приближенно можно считать все жидкости невязкими и несжимаемыми: такие жидкости называются идеальными.
[P]=Па=н/м2
Действие силы тяжести приводит к возникновению разности давлений между горизонтальными слоями жидкости находящимися на различной глубине. Разность сил давления в слоях АВ и СД (рис. 1.27) равна весу вертикального столба жидкости с основанием S и высотой h1. При поперечном сечении S столба жидкости, его высоте h и плотности r сила давления на слой находящийся на глубине h находится по формуле:
F =rghS, а давление на нижнее основание
давление столба жидкости
(1.65)
Если давление на поверхности P0, то в любом горизонтальном слое давление постоянно и будет зависеть от глубины слоя АВ:
(1.66)
Согласно формуле (1.82) сила давления на нижние слои жидкости будет больше, чем на верхние, поэтому на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, определяемая законом Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (газ), действует со стороны этой жидкости (газа) направленная вверх выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа) вытесненной телом.
(1.67)
где — плотность жидкости, V — объем погруженного в жидкость тела.