第2講 牛頓內(nèi)摩擦定律.ppt

1、1,流體的壓縮性：流體在其所受壓強增大時體積縮小的性質(zhì)。 壓縮率(壓縮性系數(shù))：溫度保持不變，單位壓強升高所引起的體積相對減小值。其值越大，流體越容易壓縮，反之，不容易壓縮。,2,體積模量,意義：溫度不變時，單位體積的變化率所需要的壓強變化量。 其值越大，流體越不容易壓縮，反之，就容易壓縮。,流體的膨脹性：壓強一定時，流體溫度升高體積增大的性質(zhì)。 膨脹系數(shù) 通常液體的膨脹系數(shù)很小，氣體的膨脹系數(shù)很大。,可壓縮流體和不可壓縮流體 壓縮性是流體的基本屬性。 氣體和液體都是可壓縮的，通常將氣體視為可壓縮流體，液體視為不可壓縮流體。 可壓縮流體：密度隨溫度和壓強變化的流體。 不可壓縮流體：壓縮系數(shù)和膨

2、脹系數(shù)為零的流體。,下列情況中哪些是可壓縮流體模型： 鍋爐里的水蒸氣流動 （可壓縮） 水下爆炸 （可壓縮） 原油在輸油管道中的流動； （不可壓縮） 壓縮空氣的低速流動； （壓縮空氣流速比較低時壓強變化較小，視為不可壓縮流體）,5,流體的粘性：流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為流體的粘性。流體內(nèi)摩擦的概念最早由牛頓提出。由庫侖用實驗得到證實。,庫侖把一塊薄圓板用細金屬絲平吊在液體中，將圓板繞中心轉(zhuǎn)過一角度后放開，靠金屬絲的扭轉(zhuǎn)作用，圓板開始往返擺動，由于液體的粘性作用，圓板擺動幅度逐漸衰減，直至靜止。庫侖分別測量了普通板、涂臘板和細沙板，三種圓板的衰減時間。,三種圓板的衰減時間均相等。庫侖得出結(jié)論

3、: 衰減的原因，不是圓板與液體之間的相互摩擦 ，而是液體內(nèi)部的摩擦 。,牛頓內(nèi)摩擦定律,實驗表明，對于大多數(shù)流體，存在,引入比例系數(shù) ，則得著名的牛頓內(nèi)摩擦定律：,牛頓內(nèi)摩擦定律指出: 粘性切應力由相鄰兩層流體之間的速度梯度決定,而不是由速度決定 . 粘性切應力由流體質(zhì)點的角變形速率決定，而不是由變形量決定. 流體粘性只能影響流動的快慢，卻不能停止流動。,牛頓內(nèi)摩擦定律,牛頓內(nèi)摩擦定律的適用條件： 只適用于層流狀態(tài)，不適用于湍流狀態(tài)。 只適用于牛頓流體，不適用于非牛頓流體。 若流速與其法向距離呈線性變化，則,牛頓流體: 水、空氣、汽油、水銀等，圖中應力和變形速率滿足線性關(guān)系。（滿足牛頓內(nèi)摩擦定

4、律的流體，如A所示。 非牛頓流體：應力和變形速率之間不滿足線性關(guān)系的流體。如泥漿、血漿、新拌水泥砂漿、新拌混凝土等，圖中B、C、D均屬非牛頓流體。,粘 度,的全稱為動力粘度,根據(jù)牛頓粘性定律可得.,粘度的單位是帕秒（Pas),工程中常常用到運動粘度用下式表示 單位:(m2/s),當 一定時，越大的流體變形越緩慢，因而是反映流體粘性大小的特性參數(shù)。 溫度對的影響很大。液體？氣體？ 壓力？,常溫常壓下水的動力粘度是空氣的55.4倍,常溫常壓下空氣的運動粘度是水的15倍,粘性流體和理想流體,實際流體（粘性流體） 實際中的流體都具有粘性，因為都是由分子組成，都存在分子間的引力和分子的熱運動，故都具有粘

5、性，所以，粘性流體也稱實際流體。 理想流體 假想沒有粘性的流體，即粘度為零的流體。 由于實際流體存在粘性使問題的研究和分析非常復雜，甚至難以進行，為簡化起見，引入理想流體的概念。,質(zhì)量力：某種力場通過非接觸的方式作用在流體微團的全部質(zhì)點上的力，其大小和該流體微團的質(zhì)量成正比。如重力、慣性力、離心力、電磁力等。,第六節(jié) 作用在流體上的力,單位質(zhì)量力：,重力場中：,單位質(zhì)量力的物理含義是在數(shù)值上等于質(zhì)點的加速度。,表面力：作用在所取分離體表面的力，這種力通常指的是分離體以外的流體或固體通過接觸面作用在分離體上的力，其大小與接觸面的面積成正比。,理想（靜止）流體中沒有切應力 ，只承受壓力 ，不能承受

6、拉力。表面力只有法向壓應力p,比較重力場中，水和水銀所受的單位質(zhì)量力f水和f水銀的大??？,f水=f水銀,試問自由落體和加速度a向x方向運動狀態(tài)下的液體所受的單位質(zhì)量力大?。╢X. fY. fZ）分別為多少？,自由落體：fXfY=0,fZ=-g 加速運動：fX=0,fY=a,fZ=-g,表面張力,液體具有內(nèi)聚性和吸附性，這都是分子引力的表現(xiàn)形式。 內(nèi)聚性使液體能夠抵抗拉伸應力，吸附性使液體可以粘附在其他物體表面。 表面張力是分子力的一種表現(xiàn)。它發(fā)生在液體和其他相態(tài)物質(zhì)接觸的自由表面上。,所有液體的表面張力都隨著溫度的升高而下降。在液體中添加某些有機溶劑或鹽類，也可以改變它們的表面張力。,* 氣體

7、不存在自由表面，也就不存在表面張力。 * 表面張力是液體特有的性質(zhì)。 * 表面張力可產(chǎn)生在液氣、液固、液液接觸面上。 * 表面張力可產(chǎn)生附加壓力使自由面彎曲(毛細現(xiàn)象),當液固接觸時，液體表面的切面與固體壁在液體內(nèi)部所夾的角。,90；液體潤濕固體, 90；液體不潤濕固體,h,接觸角,內(nèi)聚力附著力 水倒在玻璃板上,內(nèi)聚力附著力 水銀倒在玻璃板上,將一小管插入液體中，管內(nèi)液體升高或降低，稱為毛細現(xiàn)象. 它是由表面張力和接觸角引起的。,h,h,毛細現(xiàn)象,液柱上升或下降的高度與管徑成反比。,為什么水通常被視為不可壓縮流體,因為水的K=2109Pa ，水的體積變化很小，可忽略不計，所以通常可把水視為不可壓縮流體。,自來水水龍頭突然開啟或關(guān)閉時，水是否為不可壓縮流體？為什么,為可壓縮流體。壓縮性是流體的基本屬性，任何流體，壓強升高，體積減小。此時引起水龍頭附近處的壓強變化，且變幅較大。,理想流體有無能量損失？為什么？,無。因為理想流體=0 ，沒有切應力。,流體的粘度與哪些因素有關(guān)？它們隨溫度如何變化？,流體的種類、溫度、壓強。液體粘度隨溫度升高而減小，氣體粘度隨溫度升高而增大。,為什么荷葉上的露珠總是呈球形？,表面張力的作用。內(nèi)聚力大于吸附力。,一塊毛巾，一頭搭在臉盆內(nèi)的水中， 一頭在臉盆外，過了一段時間后，臉盆外的臺子上濕了一大塊，為什么？,毛細現(xiàn)象。,為什么測壓管的管徑通常