Д і с т е о р и я с ы

Сұйықтар мен газдардың қозғалысы кезінде ішкі үйкеліс күші пайда болады. Бұл күштің пайда болу себебі: сұйықтар мен газдар қабаттардан тұрады және бұл қабаттар әртүрлі жылдамдықпен қозғалады. Ішкі үйкеліс күші сұйық қабаттарының қозғалу жылдамдықтарын теңестіруге тырысады. Сұйық қабаттарының жылдамдықтарының теңесуі жылдам қозғалатын қабаттың молекулалары баяу қозғалатын қабаттың молекулаларына импульс беру арқылы өтеді, яғни баяу қозғалатын қабаттың жылдамдығы артады. Баяу қозғалатын қабаттан шапшаң қозғалатын қабатқа өткен молекулалар одан импульс алады. Соның нәтижесінде шапшаң қозғалатын қабат тежеліңкірейді. Сонымен, зат молекулаларының импульсі бір қабаттан екінші қабатқа ауысатын болғандықтан әртүрлі жылдамдықпен қозғалатын сұйық пен газ қабаттарының арасында үйкеліс күші туады. Сұйық қабаттарының арасындағы ішкі үйкеліс күші олардың жанасу бетінің ауданы DS мен жылдамдық градиентіне тура пропорционал. Ішкі үйкеліс күші Ньютон заңымен анықталады:

(1)

Бұл формуладағы «–» таңбасы күш

бағыты жылдамдықтың бағытына

V₁ қарсы екендігін көрсетеді. Жылдам-

дық шамасының сұйық қабаттарына

перпендикуляр бағытта ұзындық бір-

D v v₂ лігінде өзгеруі жылдамдық градиенті

деп аталады. Динамикалық

тұтқырлық немесе ішкі үйкеліс

1-сурет коэффициенті сан жағынан жылдам-

дық градиенті бірге тең болатын

жанасу бетінің бірлік ауданына әсер ететін ішкі кедергі күшіне тең шама:

(2)

Оның Бірліктердің Халықаралық жүйесіндегі өлшем бірлігі ;

Динамикалық тұтқырлық коэффициентімен бірге кинематикалық тұтқырлық коэффициенті де жиі қолданылады: ; Өлшем бірлігі . Мұндағы - сұйықтың тығыздығы.

Сұйықтың тұтқырлық коэффициентін кішкене шардың тұтқыр ортада түсу тәсілі (Стокс әдісі) бойынша анықтауға болады. Кішкене қорғасын шардың тыныштық күйдегі тұтқыр сұйық (глицерин) ішінде түсуін қарастырайық. Бұл жағдайда оған әсер етуші күштер:

1. Ауырлық күші

, (3)

мұндағы r - шардың радиусы, - шардың тығыз-

дығы, g - еркін түсу үдеуі,

2. Кері итеруші күш (Архимед заңы бойынша)

, (4)

мұндағы - сұйықтың тығыздығы

2-сурет 3. Тәжірибелік жолмен Стокс анықтаған

қозғалысқа қарсы бағытталған кедергі күші:

, (5)

мұндағы - сұйық қабаттарының жылдамдығы.

Бұл жерде кішкене шар мен сұйықтың арасындағы үйкеліске қарағанда сұйық қабаттарының арасындағы үйкелістің ролі басым, себебі кішкене шардың бетіне жанасып тұрған сұйық қабаты оған жабысады да, шармен бірге сондай жылдамдықпен қозғалады. Сұйықтың осы қабаты қозғалыс кезінде уақыттың кейбір мезетінде іргелес жатқан сұйық қабаттарымен бірге (егер кішкентай шарлардың жылдамдығы аз болса) бірқалыпты құйынсыз қозғалысқа келеді.

Кішкене шарға әсер ететін күштердің тең әсерлі күші мынаған тең:

(6)

Бастапқы кезде шардың жылдамдығы арта түседі, бірақ оның жылдамдығы артқан сайын кедергі күші де артады. Бір кезде ауырлық күшін және күштерінің қосындысы теңгереді, яғни:

; (7)

Осы мезеттен бастап шар бірқалыпты жылдамдықпен қозғалады. Соңғы (7) формулаға (3), (4), (5) теңдеулерден P, F_а, F_с шамаларының мәндерін қойып, тұтқырлық коэффициентін табамыз:

(8)

Эксперименттік қондырғы ішіне сұйық толтырылған цилиндр пішіндес шыны ыдыстан тұрады. Цилиндрдің сыртқы бетіне бір-бірінен l қашықтықта орналасқан екі горизонталь белгі түсірілген. Кішкене шарлардың диаметрін микрометрмен өлшейді.

Дата добавления: 2015-11-14