Механіка суцільних середовищ

Коло завдань, що вивчаються механікою суцільних середовищ

Механіка суцільних середовищ - розділ механіки, фізики суцільних середовищ і фізики конденсованого стану, присвячений руху газоподібних, рідких і деформуються твердих тіл, а також силовим взаємодій в таких тілах і дозволяє вирішувати більшість завдань, що розглядаються в традиційних загальнотехнічних дисциплінах.

1) Гідромеханіка - розділ механіки суцільних середовищ, що вивчає рівновагу і рух рідини.

Крім того, в область вивчення гідромеханіки як науки входить взаємодія між рідиною і тілами, зануреними в рідину повністю або частково, а також рухомими в рідини.

Гідромеханіка підрозділяється на гідростатику, що вивчає рідина в рівновазі, а також гідродинаміку, що вивчає рух рідини.

1.1) Гідростатика - розділ фізики суцільних середовищ, що вивчає рівновагу рідин, зокрема, в полі тяжіння.

Перш за все, корисно порівняти гідростатику з теорією пружності, що вивчає рівновагу твердих тіл. На відміну від твердого тіла, рідина не «тримає» зсувні напруження. Саме тому в рідини не може існувати анізотропії напружень, а значить замість багатокомпонентного тензора, напруги в рідини описуються єдиною величиною - тиском. Звідси випливає закон Паскаля: тиск, який чиниться на рідину, передається рідиною однаково у всіх напрямках.

Основний Закон Паскаля для товщі рідини - залежність тиску від глибини, який для нестисливої ​​рідини в однорідному полі тяжіння має вигляд. З цього закону випливає рівність рівнів у сполучених посудинах, закон Архімеда: на тіло, занурене в рідину, діє виштовхуюча сила, де - щільність рідини, а - обсяг тіла, зануреного в рідину.

Наочно уявити собі закон Архімеда можна наступним чином. Заміна тіла поміщеного в рідину на саму цю рідину нічого не змінить для навколишнього тіло рідини. При цьому рідина-замінник буде невагомою, оскільки вона ідентична інших рідинах і іншу вагу означав би рух вгору або вниз і можливість отримання енергії з нічого. А оскільки рідина-замінник «на повітрі» важила б якраз стільки, скільки належить за законом Архімеда,, то саме ця вага тіло, занурене в рідину, втрачає.

Форма вільної поверхні рідини визначається комбінацією зовнішніх сил (насамперед, сил тяжіння) і сил поверхневого натягу. Для великих мас рідини переважають сили тяжіння і вільна поверхня приймає форму еквіпотенційної поверхні, а при розмірах порядку або менше сантиметра (для прісної води) визначальними є капілярні сили.

2.1) Гідродинаміка - розділ фізики суцільних середовищ, що вивчає рух ідеальних і реальних рідини і газу. Як і в інших розділах фізики суцільних середовищ, перш за все здійснюється перехід від реальної середовища, що складається з великого числа окремих атомів або молекул, до абстрактної суцільному середовищі, для якої і записуються рівняння руху.

Основні розділи гідродинаміки:

Гідродинаміка ламінарних течій