Si l'action des forces est répartie de manière uniforme sur toute la surface de la face correspondante, dans n'importe quelle section, parallèlement à ces graphiques, la tension tangentielle se produit.
. Sous l'action des contraintes, le corps est déformé de manière à ce qu'une ligne puisse passer par rapport à une autre à une certaine distance. mais.Si le corps est divisé mentalement en élémentaire, parallèlement, nous considérons les couleurs des couches, puis chaque couche sera décalée par rapport aux couches adjacentes à celle-ci.

Avec la déformation du décalage, tout droit direct, à l'origine perpendiculaire aux couches, sera dévasté à un angle. tangente dont le changement de référence

, (2.61)

où b- la hauteur du visage. Avec des déformations élastiques, l'angle est très petit, nous pouvons donc supposer que
et
.

L'expérience montre que le changement relatif est proportionnel à la tension tangentielle

, (2.62)

où g est un module de décalage.

Module de décalage cela dépend uniquement des propriétés du matériau et est égal à la tension tangentielle à un angle φ \u003d 45˚. Le module de décalage est ainsi que le module Jung est mesuré dans Pascals (PA). Changement de tige à un angle provoque le pouvoir

\u003d Gsφ, (2.63)

où g · s - le coefficient de l'élasticité de la tige pendant la déformation du changement.

Force de résistance lors de la déplacement dans un environnement visqueux

Contrairement aux frottements visqueux secs, il est caractéristique que la force des frottements visqueux se transforme en zéro en même temps. Par conséquent, quelle que soit la petite force externe, il peut éclairer la vitesse relative des couches de milieu visqueux.

Note 1.

Il convient de garder à l'esprit que, en plus de la traction elle-même, lorsqu'il se déplace dans un milieu liquide ou gazeux, les intensités de résistance moyens se produisent, ce qui peut être beaucoup plus important que les forces de friction.

Les règles de comportement de fluide et de gaz contre le frottement ne diffèrent pas. Par conséquent, tout ce qui précède fait référence également aux liquides et aux gaz.

La force de résistance découlant lorsque le corps se déplace dans un milieu visqueux a certaines propriétés:

• il n'y a pas de force de friction de la paix - par exemple, une personne peut déplacer un navire multiple flottant de l'endroit, en tirant simplement sur la corde;
• la force de résistance dépend de la forme d'un corps en mouvement - la coque d'un sous-marin, d'un avion ou d'une fusée présente une forme rationnelle de type cigare --- afin de réduire la force de résistance, au contraire, lorsque le corps hémisphérique se déplace, le La force de résistance est très élevée (exemple - - parachute);
• la valeur absolue de la force de résistance dépend sensiblement à la vitesse.

Le pouvoir du frottement visqueux

Nous présentons des modèles soumis à des frictions et à la résistance au support ensemble, et nous appelons conditionnellement la force totale de la force de friction. En bref, ces modèles sont réduits à ce qui suit - l'ampleur de la force de friction dépend:

• de la forme et de la taille du corps;
• l'état de sa surface;
• vitesses par rapport au support et à la propriété du milieu appelé viscosité.

La dépendance typique de la force de friction sur la fréquence corporelle par rapport au milieu est montrée graphiquement sur la Fig. 1. ~

Figure 1. Graphique de la dépendance de la force de friction contre la vitesse par rapport à l'environnement

À faible vitesse de mouvement, la force de résistance est directement proportionnelle à la vitesse et la force de friction augmente linéairement à la vitesse:

$ F_ (mp) \u003d -k_ (1) v $, (1)

lorsque le signe "-" signifie que la force de friction est dirigée vers la vitesse opposée.

À grande vitesse, la loi linéaire va dans un quadratique, c'est-à-dire. La force de friction commence à se développer proportionnellement carrée carrée:

$ F_ (mp) \u003d -k_ (2) v ^ (2) $ (2)

Par exemple, lorsque vous tombez dans l'air, la dépendance de la force de résistance du carré de la vitesse se produit déjà à des vitesses d'environ plusieurs mètres par seconde.

La valeur des coefficients de $ k_ (1) $ et $ k_ (2) $ (ils peuvent être appelés coefficients de friction) sur un fort dépend de la forme et de la taille du corps, de l'état de sa surface et du propriétés visqueuses du support. Par exemple, pour la glycérine, ils se révèlent être beaucoup grands que pour l'eau. Donc, un parachuticiste avec un saut prolongé ne gagne pas la vitesse sans limite, et d'un moment donné, il commence à tomber avec la vitesse constante, dans laquelle la force de résistance devient égale à la résistance de la gravité.

La valeur de la vitesse dans laquelle la loi (1) se déplace en (2) s'avère dépendre des mêmes raisons.

Exemple 1.

Deux boules métalliques, de même taille et différentes en poids, tombent sans vitesse initiale de la même hauteur de grande hauteur. Laquelle des balles tombera plus rapidement sur le sol - --- lumière ou lourde?

Danentalement: $ m_ (1) $, $ m_ (2) $, $ m_ (1)\u003e m_ (2) $.

Les balles à l'automne ne gagnent pas la vitesse sans limites, et à un moment donné, commencez à tomber avec la vitesse constante, dans laquelle la force de résistance (2) devient égale à la résistance de la gravité:

D'où la vitesse constante:

De la formule obtenue, il suit qu'une grosse balle a un taux d'automne constant plus grand. Donc, il augmentera la vitesse plus longtemps et va donc atteindre la terre plus rapidement.

Réponse: Une balle lourde atteindra la terre plus rapidement.

Exemple 2.

Un parachute volant à un parachute fonctionnant à une vitesse de 35 $ M / C révèle le parachute et sa vitesse devient égale à 8 $ m / s. Déterminez quelle approximativement la force de la tension de l'élingue lors de la divulgation du parachute. Poids parachutique 65 $ kg, accélération de la chute libre de 10 $ \\ m / s ^ 2. $ pour accepter que $ f_ (député) $ est proportionnelle à $ V $.

Il est donné: $ m_ (1) \u003d 65 kg, $ v_ (1) \u003d 35 $ m / s, $ v_ (2) \u003d 8 m / s.

Trouver: $ t $ -?

Figure 2.

Avant d'ouvrir un parachute, un parachutiste avait

la vitesse constante de $ v_ (1) \u003d 35 m / s de 35 m / s, ce qui signifie que l'accélération du parachutiste était nulle.

Après la divulgation du parachute, le parachutiste avait un taux constant de V_ (2) \u003d 8 m / s.

La deuxième loi de Newton pour cet incident ressemblera à ceci:

Ensuite, la force souhaitée de la tension est égale à:

$ T \u003d mg (1- \\ frac (v_ (2)) (v_ (1))) \\ environ 500 $ N.

Fait intéressant, les corps absolument sec ne sont pratiquement pas trouvés dans la nature. Dans toutes les conditions du contenu de la technologie à la surface des films solides, minces de précipitations atmosphériques, de graisses, etc. sont formés. Le frottement entre solide et liquide ou gaz est appelé frottement visqueux ou liquide.

Où se produit un friction visqueux?

Une frottement visqueuse se produit lors de la conduite de corps solides dans un milieu liquide ou gazeux, ou lorsque le fluide ou le gaz s'écoule lui-même au-delà de Solide Tel.

Quelle est la cause du frottement visqueux?

La cause du frottement visqueux est le frottement interne.

Si le corps solide se déplace dans un milieu fixe, la couche d'eau ou l'air se déplace dessus avec elle. Dans ce cas, il glisse le long de la couche voisine. Il y a une force de friction, qui fascinant cette couche.

Il vient en mouvement et porte à son tour la couche suivante, etc. plus loin de la surface du corps, plus les couches de fluide ou de gaz sont en mouvement. La force de friction entre les couches est ralentie des couches plus rapides et signifie le corps solide lui-même. Il est inhibé directement par frottement visqueux. La même chose se produit lorsque le flux de fluide ou le gaz passe devant le corps fixe.

Caractéristiques intéressantes de frottement visqueux!

Versez de l'eau dans la plaque et abaissez les copeaux. Jetez sur les copeaux - il navigue sur l'eau. Et même si vous avez versé faiblement, la pincée se déplacera toujours de l'endroit la principale différence entre le frottement visqueux de la sécheresse est qu'il n'ya pas de frottement visqueux de repos!

Peu importe la taille de la force de poussée, agissant sur le corps, elle provoque immédiatement le mouvement du corps dans le liquide. Plus ce pouvoir est petit, plus le corps sera sauvé.

Qu'est-ce que la force de friction dans le liquide ou le gaz dépend?

La force de friction testée par un corps en mouvement, par exemple, dans un liquide dépend de la vitesse de mouvement, de la forme et de la taille du corps et sur les propriétés du fluide.

À basse vitesse, la force de résistance est directement proportionnelle à la vitesse de mouvement et de taille linéaire. Les corps rencontrent la plus grande force d'oppression, plus (visqueux) sera l'environnement. Et les liquides peuvent ne pas être visqueux, comme l'eau ou très visqueux comme le miel. La viscosité de l'eau est inférieure à celle de la colle et l'adhésif est inférieur à celui de la résine.

La viscosité dépend de la température du fluide.
Par exemple, en hiver, le moteur debout sur la voiture froide doit se réchauffer.
Il est fait pour réchauffer l'huile congelée, remplie dans le moteur
La viscosité de l'huile congelée est supérieure à celle du chauffage et le moteur ne peut pas tourner rapidement.
Au contraire, la viscosité des gaz avec une diminution des gouttes de température.

Avec une augmentation du taux corporel, la résistance du milieu change. Cela dépend de la nature du flux autour du corps qui y passe. À grande vitesse derrière le corps en mouvement, un débit turbulent complexe se pose, des figures de fantaisie, des bagues et des tourbillons sont formées.

La résistance turbulente au mouvement dépend de la densité du milieu, du carré de la vitesse du corps et de la taille (sur le carré) du corps. La résistance turbulente diminue plusieurs fois après avoir donné le corps en mouvement de la forme simplifiée. Le meilleur pour le corps se déplaçant dans l'épaisseur du liquide ou du gaz est la forme, terne devant et tranchant de derrière (par exemple, à dauphins et à baleines).

Il y a longtemps...

Sur certains des dessins anciens trouvés dans les pyramides, décrivent les Égyptiens, remplissent le lait sous le soleil de la traîneau, sur lesquels ils sont des rochers en pierre.

Dans les soutiens des pilotes de l'âge de bronze qui est venu à nous (Ve siècle BC) des traces d'huile d'olive ont été détectées, ce qui a permis d'affaiblir les frictions.

Qu'est-ce que "lubrifiant"?

Alors parle de lubrifiant: "ça va comme de l'huile."

Où nous devons faire face au bordereau de surfaces sèches, ils essaient de les rendre mouillés, de lubrifier. Les creux des roues sont majutés Dogtember ou Tavot; Dans les roulements verser de l'huile, la solide est farcie. Sur les centrales électriques, il existe même une position spéciale du Maslinchik, des lettres du lubrifiant Maslinka dans des pièces de frottement. Sur le chemin de fer, il y a aussi des lubrifiants. Grâce au lubrifiant, le frottement diminue 8-10 fois.

Quels fluides naturels conviennent mieux à la lubrification?

Ce sont des graisses végétales, de l'huile, du bœuf ou de la graisse de porc, à venir. Mais avec le développement de la technologie, d'autres lubrifiants moins chers ont été trouvés - des huiles minérales, ce qui entraîne un raffinage de l'huile.

En tant que lubrifiants modernes, il est possible de nommer la machine, l'aviation, l'huile diesel, la tavdot, le solideol, la vaseline technique, l'autol, le nigrol, l'huile sphérique, l'huile de fusil.

Il s'est avéré que la rotation plus massive, par exemple, la partie devrait être un lubrifiant. Les arbres lourds de l'hydro-turbine sont lubrifiés avec un tavdot épais et les coureurs d'horloges de poche - huile osseuse liquide et transparente. Un bon lubrifiant doit avoir "huileux". Ensuite, lorsque la machine est arrêtée dans l'espace entre les pièces de conduite, la couche de lubrifiant la plus mince reste et lorsque la machine commence, le frottement de la paix entre des surfaces très sèches n'a pas à surmonter. Cela réduit les frictions et l'usure de pièces de frottement. Lorsque la machine est en marche, le lubrifiant est chauffé et perd partiellement ses propriétés, donc des dispositifs spéciaux sont utilisés pour refroidir la lubrification. Et a également créé de tels lubrifiants qui fonctionnent bien même sur une très grande gelée.

Mais le plus grand liquide de la nature est rarement utilisé comme lubrification. Il a une faible viscosité et, en outre, provoque une corrosion de nombreux métaux.

Négligence avec le feu - la principale cause d'incendie pour toutes les structures.
Mais pour les moulins à vent, nous avons pratiquement disparu, l'une des principales raisons de l'incendie était un vent fort, car avec du vent fort, ils allument souvent l'axe de la friction !!!

Si dans le tuyau d'incendie de la bâche, fournissez de l'eau sous une plus grande pression, elle peut le casser. Et si la bâche prend soin de toi? Les pompiers américains ont tenu une telle expérience. Le tuyau n'a pas été brisé, mais lorsque le débit d'eau a atteint 100 litres par seconde, le tuyau a pris feu de friction de l'eau sur les murs de la bâche!

Intéressant!

Il y a un liquide qui augmente le frottement. C'est bon!

Lors de la lubrification des surfaces de frottement, le frottement sec est remplacé par visqueux et diminue.

Les fluides sont lubrifiants par frottement, mais lorsqu'ils sont sortis d'un produit en bois, pendant une longue période sous la pluie ou la place brute, les ongles pilotés doivent être attachés beaucoup plus d'efforts que lorsqu'ils sont sortis de sec! Le fait est que les lacunes entre les particules de bois, l'enflure de l'humidité, l'augmentation et le clou est plus fort pour les fibres du bois et la force de friction augmente.

Lorsque la vague de marée se déplace le long du fond de l'océan, les forces de friction entraînent un ralentissement de la rotation de la terre et de l'allongement de la journée.

Les frictions visqueuses conduisent à la perte d'énergie mécanique d'un corps en mouvement, car l'inhibe. Mais cela ne signifie pas que, par exemple, l'aéronef sera mieux "de voler dans le milieu privé de friction visqueux. L'avion dans un tel air ne sera pas en mesure de décoller du tout, car La force de levage de son aile et la force de sa vis à air seront zéro!

La vitesse linéaire du satellite se déplaçant dans des couches atmosphériques raréfiques, en raison de la résistance à l'air augmente! Le paradoxe s'explique par le fait que le rayon de l'orbite et une partie de l'énergie potentielle du satellite est converti en cinétique.

Pour le navire avec un déplacement d'environ 35 mille tonnes et environ 180 m de long. Fait intéressant, ce dernier type de perte est considérablement réduit lorsque le corps se déplace dans la position sous-marine.

Notre voiture près de la surface de la Terre est d'environ 800 fois moins dense que de l'eau, mais elle peut également créer un grand mouvement opposé. Donc, le train habituel à une vitesse de 200 km / h dépend de la résistance à l'air d'environ 70% de la capacité totale. Même avec une forme bien dissimulée, ce chiffre n'est pas réduit en dessous de la moitié de la puissance.

Déjà, les premiers appareils de vol ont clairement senti le pouvoir gigantesque de la résistance de l'air. Et à partir de ce moment, la réduction de la résistance du pare-brise due à la meilleure étreinte était l'un des principaux problèmes du développement de l'aviation. Après tout, le frottement de l'air absorbe non seulement l'énergie des moteurs, mais conduit également à un avion dangereux dans les couches denses de l'atmosphère. Mais dans le même temps, le flux incident sert d'une des sources de force de levage des aéronefs

Nous ne sommes pas la première fois de parler de friction. Et la vérité, comme il était possible, parle du mouvement, à faire sans mentionner les frictions? Presque tout mouvement des corps autour de nous est accompagné de friction. La voiture s'arrête, dont le pilote a éteint le moteur, s'arrête après de nombreuses oscillations pendule, immergée lentement dans une boîte d'huile de tournesol abandonnée dans une petite boule de métal. Qu'est-ce qui fait que les corps se déplacent sur la surface, arrêtez-vous, quelle est la raison du ralentissement de la balle dans l'huile? Nous répondons: il s'agit de forces de frottement survenant lors de la déplacement de corps seuls sur la surface des autres.

Mais les forces de frottement se posent non seulement lors du déménagement.

Vous avez probablement dû déplacer les meubles dans la pièce. Vous savez à quel point il est difficile de déplacer une armoire lourde. La force opposée à cet effort s'appelle un frottement de la paix.

Les forces de friction surviennent et quand nous déplacons le sujet et quand nous nous précipitons. Ce sont deux quelques excellents phénomènes physiques. Par conséquent, ils distinguent le frottement du glissement et du frottement du rouleau. Friction roulant dans des dizaines de fois moins de frottement.

Bien sûr, dans certains cas, la diapositive se produit avec une grande facilité. La luge glisse facilement à travers la neige et les patins de glace - et encore plus facilement.

De quelles causes de force de friction dépendent?

La force de friction entre les corps solides dépendait peu de vitesse de mouvement et est proportionnelle au poids du corps. Si le poids corporel est doublé, il sera plus difficile de le faire glisser de la scène. Nous n'avons pas été exprimés pas assez avec précision, ce n'est pas tant de poids que le pouvoir, appuyé sur le corps à la surface. Si le corps est léger, mais nous nous sommes tirés durement sur lui avec votre main, puis, bien sûr, cela affectera la force du frottement. Si vous désignez la force, appuyez sur le corps sur la surface (principalement c'est du poids), à travers p, puis une formule simple sera juste pour la force de friction.

Ftp \u003d kp.

Mais comment les propriétés des surfaces prennent-elles en compte? Après tout, il est bien connu que les mêmes traînements sur les mêmes clauses coulissent complètement différemment, en regardant la saisie de la fin du fer ou non. Ces propriétés sont prises en compte par le coefficient de proportionnalité k.. C'est ce qu'on appelle le coefficient de frottement.

Le coefficient de frottement des métaux sur l'arbre est de 1/2. Plaque métallique posée sur une table lisse en bois pesant 2 kg pesant uniquement dans 1 kgf.

Mais le coefficient de frottement d'acier sur la glace n'est égal que de 0,027. La même dalle couchée sur la glace peut être déplacée par la force égale à seulement 0,054 kgf.

L'une des premières tentatives de réduction du coefficient de glissement est décrite sur un fragment de murale dans la tombe égyptienne, datant d'environ 1650 av. J.-C.. e. (Fig. 6.1). L'esclave déverse de l'huile sous le soleil de la traîneau, qui porte une grande statue.

Figure. 6.1

La superficie n'est pas incluse dans la formule résultante: la force de friction ne dépend pas de la surface du contact des corps de frottement. Nous avons besoin de la même force pour se déplacer ou faire glisser avec une feuille large en tôle d'acier de large vitesse dans un kilogramme et un poids kilogramme étiqueté à la surface uniquement avec une petite zone.

Et une remarque de plus sur les forces de friction lors du glissement. Minceur Le corps est un peu plus difficile que de traîner: la force de friction surmontée dans le premier moment de mouvement (frottement de repos), des valeurs de force de friction plus ultérieures de 20 à 30%.

Que peut-on dire sur la force du frottement lorsque le rouleau, par exemple, pour la roue? Comme le frottement de glissement, c'est le plus grand, plus la puissance, appuyant sur la roue à la surface. De plus, la force de friction roulante est inversement proportionnelle au rayon de la roue. Ceci est compréhensible: plus la roue est la moins importante pour elle est des surfaces irrégulières sur lesquelles il roule.

Si vous comparez les forces que vous devez surmonter, forcer le corps à glisser et à rouler, la différence est très impressionnante. Par exemple, pour tirer sur la masse vierge d'acier asphalte dans 1 t, vous devez attacher une résistance dans 200 kgf - seuls les athlètes ne sont capables que celle-ci. Et l'enfant peut rouler sur le chariot sur le chariot, car vous n'avez pas besoin de plus de 10 kgf.

Pas étonnant que le frottement du rouleau "gagnait" frottement. Aucune merveille l'humanité n'a déjà déménagé dans le transport de roue pendant une très longue période.

Le remplacement des roues de Polozov n'est pas encore une victoire complète sur le frottement de glissement. Après tout, la roue doit être mise sur l'axe. À première vue, il est impossible d'éviter les frottements d'axes sur les roulements. Ainsi pensé pendant des siècles et essayé de réduire le glissement de friction dans des roulements uniquement par divers lubrifiants. Les services rendus par lubrifiant, considérables - un frottement coulissant diminue 8-10 fois. Mais même avec lubrifiant, frottement glissement dans de très nombreux cas tellement,; ce qui coûte excessivement coûteux. À la fin du siècle dernier, cette circonstance était très freinée par le développement technique. Ensuite, il y avait une idée merveilleuse de remplacer les frictions de friction du friction dans les roulements. Ce remplacement est effectué par une roulement à billes. Entre l'axe et la manche ont placé les boules. Lors de la rotation de la roue, les billes roulées sur la manche et l'axe est: des balles. En figue. 6.2 montre le dispositif de ce mécanisme. De cette manière, le frottement des glissements a été remplacé par le frottement du rouleau. Les forces de friction ont diminué de dizaines de fois.

Figure. 6.2.

Le rôle des roulements de roulement dans la technique moderne est difficile à surestimer. Ils sont fabriqués avec des boules avec des rouleaux cylindriques, avec des rouleaux coniques. De tels roulements sont équipés de toutes les voitures, grandes et petites. Il y a des roulements à billes d'une taille d'un millimètre; Certains roulements pour les grandes voitures pèsent plus de tonnes. Roulements pour les roulements (vous les avez vus, bien sûr, dans les vitrines de magasins spéciaux) produisent une grande variété de diamètres - de la fraction d'un millimètre à plusieurs centimètres.

Jusqu'à présent, nous avons parlé de friction «sec», c'est-à-dire sur le frottement résultant du contact des objets solides. Mais les corps flottants et volants sont également soumis à l'action des forces de friction. La source de friction change - Le frottement sec est remplacé par "humide".

La résistance qui connaît le corps en mouvement dans l'eau ou l'air est soumise à d'autres lois, de manière significative différente des lois du frottement sec, que nous avons parlé ci-dessus.

Les règles de comportement de fluide et de gaz contre le frottement ne diffèrent pas. Par conséquent, tout ce qui précède fait référence également aux liquides et aux gaz. Si nous sommes pour une brièveté de parler ci-dessous sur le "fluide", ledit sera égal et aux gaz.

L'une des différences entre le frottement «mouillé» du sec est l'absence de frottement de repos - pour se déplacer de l'endroit suspendu à l'eau ou à l'air, il est possible, d'une manière générale, de force arbitraire. Quant à la force de friction, testée par un corps en mouvement, cela dépend de la vitesse de mouvement, de la forme et de la taille du corps et sur les propriétés du liquide (gaz). L'étude du mouvement des corps dans les liquides et les gaz a montré qu'il n'existait aucune loi sur le frottement «mouillé», et il existe deux lois différentes: l'une est vraie à petite et l'autre à grande vitesse de mouvement. La présence de deux lois signifie qu'à grande et faible vitesse des solides dans les liquides et les gaz, l'écoulement autour du corps en mouvement se produit différemment.

À basse vitesse, la force de résistance est directement proportionnelle à la vitesse et à la taille du corps:

Comment comprendre la proportionnalité de la taille, sinon dit, quel genre de corps parle-t-on? Cela signifie que pour deux corps, en une forme fréquente sous la forme (c'est-à-dire que de telles dimensions sont de la même manière), les résistances sont également liées comme des dimensions linéaires de Tel.

L'ampleur de la résistance dépend dans une large mesure des propriétés du fluide. Comparer les forces de friction qui rencontrent les mêmes éléments se déplaçant avec les mêmes vitesses dans différents environnements, nous verrons que les corps subissent la plus grande résistance de la résistance, plus ou, comme on disent, plus les visqueux seront visqueux. . Par conséquent, le frottement en question est approprié d'être un frottement visqueux. Il est clair que l'air crée un léger frottement visqueux, environ 60 de moins que de l'eau. Les liquides peuvent être "rôties", comme l'eau, et très visqueux comme crème sure ou miel.

Le degré de viscosité du fluide peut être jugé soit par la vitesse de la chute de son solide, soit en excédant le fluide des trous.

L'eau tombera de l'entonnoir de demi-litre en quelques secondes. Un fluide très visqueux s'écoulera avec des heures, voire des jours. Vous pouvez donner un exemple et encore plus de liquides visqueux. Les géologues ont remarqué que dans le cratère de certains volcans sur les pentes intérieures des grappes de la lave, il y a des pièces sphériques. À première vue, il est complètement incompréhensible à quel point le cratère peut former une telle balle de la lave. Il n'est pas clair si nous parlons de lave comme un corps solide. Si la lave se comporte comme un liquide, elle coulera de l'entonnoir de cratère avec des gouttes, comme tout autre liquide. Mais une seule goutte est formée pas pour une fraction d'une seconde, mais pendant des décennies. Lorsque la goutte devient très lourde, elle se brisera et "vol" au fond du cratère volcanique.

À partir de cet exemple, il est clair que de vrais solides et de corps amorphes ne doivent pas être mis sur une carte, ce qui, comme nous le savons, beaucoup plus similaires au liquide que sur les cristaux. Lava - Juste un tel corps amorphe. Cela semble solide, mais il y a vraiment un liquide très visqueux.

Pensez-vous que surglacher est un solide? Prenez deux bouchons en liège, mettez-les au fond de deux tasses. Dans un, versez un peu de sel fondu (par exemple, Selitra - il est facile de l'obtenir), et dans l'autre tasse avec une fiche pour la chronométrage. Les deux liquides sont des embouteillages congelés et enterrés. Mettez ces tasses dans le placard et oubliez depuis longtemps. Quelques mois plus tard, vous verrez la différence entre le chômage et le sel. Le liège marqué par le sel se posera encore au fond du navire. Et la fiche est versée par les piquets, il sera à l'étage. Comment est-ce arrivé? Très simple: le bouchon a surfacé du tout; Comment il apparaît dans l'eau. Différence que dans le temps; Lorsque les forces de frottement visqueux sont petites, la prise apparaît instantanément et dans des fluides très visqueux, la pop-up continue pendant des mois.

Mais retour aux lois du frottement "mouillé". Comme nous l'avons découvert, à basse vitesse, la résistance dépend de la viscosité du fluide, de la vitesse de mouvement et de tailles linéaires du corps. Considérez maintenant les lois du frottement à grande vitesse. Mais avant que vous ayez besoin de dire quelles vitesses sont petites, et quelle grande. Nous ne sommes pas intéressés par la valeur absolue de la vitesse et la TI8 est de savoir si la vitesse est suffisamment petite pour être effectuée par la loi susmentionnée du frottement visqueux.

Il s'avère qu'il est impossible d'appeler un tel nombre de mètres par seconde, de sorte que dans tous les cas à des vitesses inférieures, les lois sur les frictions visqueuses sont applicables. La frontière de l'application de la loi étudiée dépend de la taille du corps et du degré de viscosité et de la densité du fluide.

Pour air "petit" sont, les vitesses moins

pour l'eau - moins

et pour les liquides visqueux, comme un miel épais, - moins

Ainsi, dans l'air et surtout pour l'eau, les lois des frottements visqueux sont peu applicables: même à basse vitesse, environ 1 cm / s, ils ne conviendront que pour de minuscules corps de taille de millimètre. La résistance vécue par la plongée humaine dans l'eau n'est pas soumise à la loi du frottement visqueux.

Comment expliquer que lorsqu'une vitesse change, la loi de la résistance du support change? Les raisons devraient être recherchées dans le changement de la nature de s'écouler autour du corps en se déplaçant. En figue. 6.3 décrit deux cylindres circulaires se déplaçant dans le liquide (l'axe du cylindre est perpendiculaire au dessin). Avec le ralenti, le liquide coule en douceur un objet en mouvement - la résistance de la résistance qu'il doit surmonter, il existe une force de friction visqueuse (Fig. 6.3, A). À grande vitesse derrière le corps en mouvement, un mouvement de fluide confusif complexe se produit (Fig. 6,3, B). Dans le liquide, ils apparaissent, puis divers Troubles disparaissent, ils forment des figures bizarres, des bagues, des tourbillons. La carte sur le PIP change tout le temps. L'émergence de ce mouvement, appelée turbulent, change radicalement la loi de la résistance.

Figure. 6.3.

La résistance turbulente dépend de la vitesse et de la taille de l'élément très différemment de visqueuses: elle est proportionnelle à la vitesse carrée et au carré des dimensions linéaires. La viscosité du fluide en même temps cesse de jouer un rôle important; La propriété de détermination devient sa densité - et la force de résistance est proportionnelle au premier degré de densité de fluide (gaz). Ainsi, la formule est valable pour la force F de résistance turbulente.

F ~ ?? 2L2,

où? - Vitesse de mouvement, L - Dimensions linéaires du sujet et? - Densité du mercredi. Le coefficient numérique de proportionnalité que nous n'avons pas écrit a des significations différentes selon la forme du corps.

Le mouvement dans les airs, comme nous l'avons dit ci-dessus, presque toujours "rapide", c'est-à-dire que le rôle principal est joué par une résistance turbulente et non visqueuse. Avions de test de résistance turbulents, oiseaux, parachutes. Si une personne tombe dans l'air sans parachute, après un certain temps, il commence à tomber uniformément (la résistance de la résistance équilibre le poids), mais avec une vitesse très considérable, environ 50 m / s. La révélation parachute conduit à un ralentissement net à l'automne - le même poids est maintenant équilibré par la résistance du dôme de parachute. Étant donné que la résistance est proportionnelle à la vitesse du mouvement et à la taille de l'incident, le sujet dans la même mesure, la vitesse tombera autant de fois que les dimensions linéaires du changement de corps incident. Le diamètre du parachute est d'environ 7 m, le "diamètre" d'une personne est d'environ un mètre. Le taux de chute diminue à 7 m / s. Avec cette vitesse, vous pouvez atterrir en toute sécurité.

Il faut dire que la tâche de l'augmentation de la résistance est résolue beaucoup plus facile que la tâche opposée. Réduisez la résistance de la voiture et de l'aéronef de l'air ou du sous-marin du côté de l'eau - les tâches techniques les plus importantes et les plus strictes.

Il s'avère que, changeant la forme du corps, vous pouvez réduire plusieurs fois la résistance turbulente. Pour ce faire, nous devons minimiser le mouvement turbulent, qui est la source de la résistance. Ceci est réalisé en donnant le sujet spécial, comme ils disent une forme renforcée.

Quelle forme est dans ce sens du meilleur? À première vue, il semble que le corps soit donné une telle forme pour aller de l'avant. Déplacé la pointe. Un tel bord semble être avec le plus grand succès de l'air "disséquer". Mais il s'avère, il est important de ne pas disséquer l'air, mais aussi peu que possible de le perturber afin qu'il coule très bien le sujet. Le meilleur profil de bouger dans le liquide ou le corps du corps est la forme, terne devant et tranchant par derrière. Dans le même temps, le liquide coule bien de la pointe et le mouvement turbulent diminue au minimum. En aucun cas, il est impossible de diriger des angles vifs, car l'île provoque la formation d'un mouvement turbulent.

La forme simplifiée de l'aile d'aéronef crée non seulement la plus petite résistance au mouvement, mais également la plus grande force de levage lorsque la surface rationalisée est inclinée obliquement dans la direction du mouvement. L'aile fluide, l'air l'appuie principalement dans la direction perpendiculaire à son plan (Fig. 6.4). Il est clair que pour l'aile inclinée, cette force est dirigée vers le haut.

Figure. 6.4.

Avec une augmentation de l'angle de la force de levage -Start. Selon l'argument, sur la base des considérations géométriques seules, nous conduirait à la mauvaise conclusion que plus l'angle est grand à la direction du mouvement, mieux c'est. En fait, comme un angle augmente, le flux lisse autour du plan est tout difficile et à une certaine valeur de l'angle, comme illustré à la Fig. 6.5, une turbulence sévère se pose; La résistance au mouvement augmente fortement et la force de levage tombe.

Figure. 6.5.

Très souvent, expliquant un phénomène ou décrivant le comportement de certains corps? Nous nous référons à des exemples familiers. Il est clair que nous disons que cet article bouge d'une manière ou d'une autre, car d'autres organismes se déplacent le long des mêmes règles. La plupart du temps satisfait toujours l'explication qui entend un nouveau sur ce que nous avons déjà rencontré dans la vie. Par conséquent, nous n'avons pas eu de difficultés particulières, expliquant le lecteur les lois sur lesquelles le liquide se déplace - après tout, tout le monde a vu la manière dont les flux d'eau et les lois de ce mouvement semblent tout à fait naturels.

Cependant, il existe un liquide totalement incroyable qui ne ressemble à aucun autre liquide, et il se déplace selon une spéciale, seulement dans sa loi particulière. Ceci est un hélium liquide.

Nous avons déjà dit que l'hélium liquide est maintenu comme un fluide à une température jusqu'à zéro absolu. Cependant, l'hélium au-dessus de 2 k (plus précisément, 2,19 K) et l'hélium inférieur à cette température sont des liquides complètement différents. Au-dessus de deux degrés, les propriétés de l'hélium ne le distinguent pas parmi d'autres liquides. En dessous de cette température, l'hélium devient un liquide merveilleux. Un hélium merveilleux s'appelle Helium II.

Les biens les plus frappants d'Helium II sont ouverts P. L. Kapitsa en 1938. Superflucides, c'est-à-dire un manque total de viscosité.

Un navire est fabriqué pour observer la superflucidentialité, au fond de laquelle il y a une fente très étroite - la largeur n'est que dans une demi-plage. Le fluide habituel affoie presque à un tel emplacement; Il se comporte également et hélium à des températures supérieures à 2,19 K. Mais à peine seulement la température devient inférieure à 2,19 K, la vitesse de la fuite d'hyhélium augmente au moins des milliers de fois. Grâce à l'écart final de Helium II, il suit presque instantanément, c'est-à-dire que perd complètement la viscosité. L'Helia Superflucides mène à un phénomène encore étranger. Helium II est capable de "sortir" d'un verre ou d'un tube à essai où il est nanit. Tube à essai avec Helium II est placé dans Deware sur la salle de bain de l'hélium. "À l'égard de cet homme, l'hélium monte le long de la paroi du tube à essai sous la forme du plus fin d'un film complètement imperceptible et coule à travers le bord; Du bas du tube à essai gouttes coulées.

Il convient de rappeler qu'en raison des forces capillaires, qui ont été indiquées à la page 36, des molécules de tout liquide, mouillant la paroi du vaisseau, grimpent ce mur et forment un film le plus mince, dont la largeur a une commande de 10 - 6 cm. Ce film est invisible pour les yeux Oui, et en général, il ne se montre pas pour un fluide visqueux ordinaire.

L'image change complètement si nous traitons de l'hélium dépourvu de viscosité. Après tout, l'écart étroit n'interfère pas avec le mouvement de l'hélium superfluide et un film de surface mince est comme une fente étroite. Le fluide penché liquide coule la couche la plus fine. À travers le côté d'un verre ou d'un tube à essai, le film de surface forme un siphon le long duquel l'hélium est débordé à travers le bord du récipient.

Il est clair que dans le fluide conventionnel, nous n'observons rien de tel. À. Viscosité normale "Scatch". À travers le siphon de l'épaisseur insignifiante, le liquide peut pratiquement ne peut pas. Un tel mouvement est si lent que le flux a duré des millions d'années.

Helium II est donc privé de toute viscosité. Il semblerait que d'ici la logique de fer suit l'uniforme du solide dans un tel liquide pour se déplacer sans frottement. Nous mettons dans le disque d'hélium liquide sur le fil et serrons le fil "en fournissant la liberté à cette simple adaptation, nous créerons quelque chose comme un pendule - un fil avec un disque pour ignorer et tordre périodiquement dans un autre, puis dans l'autre sens . S'il n'y a pas de frottement, nous devrions nous attendre à ce que nous nous attendions à ce que nous devrions nous attendre à ce que le disque fluctue pour toujours. Cependant, rien du genre. Après une période relativement courte, il s'agit de la même chose que pour l'hélium normal conventionnel I ( c.-à-d. hélium à des températures supérieures à 2,19 k), le disque s'arrête. Quelle est la bizarrerie? Quelle est la bizarrerie? Le gaufrage à travers l'écart, l'hélium se comporte comme un liquide sans viscosité, et par rapport aux corps qui se succèdent se comporte comme un liquide visqueux ordinaire. Ce est vraiment assez inhabituel et incompréhensible.

Nous pouvons maintenant nous rappeler ce qui a été dit sur le fait même que l'hélium ne se durcit pas au zéro absolu. Après tout, il s'agit de l'insuffisance des idées habituelles sur le mouvement. Si l'hélium "illégalement" est resté liquide, alors s'il est nécessaire d'être surpris par le comportement de charge de ce fluide.

Il est possible de comprendre le comportement de liquide hélium uniquement du point de vue des nouvelles idées sur le mouvement, appelé mécanique quantique. Nous allons essayer de donner l'idée la plus courante de la manière dont la mécanique quantique explique le comportement de l'hélium liquide.

Mécanique quantique - très délicate et difficile à comprendre la théorie et laissez le lecteur ne sont pas surpris que l'explication soit encore plus étrange que les phénomènes eux-mêmes. Il s'avère que chaque particule d'hélium liquide participe simultanément en deux mouvements: un mouvement est superfluide, non associé à la viscosité, et l'autre est normal.

Helium II se comporte de manière à ce qu'il s'agisse d'un mélange de deux liquides; Se déplaçant complètement indépendamment "un à travers un autre". Un liquide est normal dans le comportement, c'est-à-dire une viscosité normale, un autre composant est superfluide.

Lorsque l'hélium traverse l'écart ou coule dans les lunettes coupées, nous observons l'effet de superflucidité. Et lorsque des oscillations de disque, immergées en hélium, l'arrêt du disque de frottement est créé en raison du fait que le frottement du disque est inévitablement friction dans la partie normale de l'hélium.

La capacité de participer à deux mouvements différents génère des propriétés de conducteur thermique totalement inhabituelles d'hélium. Comme déjà mentionné, les fluides sont généralement mal effectués. Comme les liquides ordinaires se comportent et l'hélium I. Lorsque la transformation en Helium II, la conductivité thermique augmente d'environ plusieurs milliards de fois. Ainsi, Helium II conduit mieux à la chaleur que les meilleurs conducteurs de chaleur conventionnels - tels que le cuivre et l'argent.

Le fait est que le mouvement superfluide d'hélium dans la transmission de la chaleur ne participe pas. Par conséquent, lorsqu'il y a une différence de température à Helium II, deux courants se produisent dans des directions opposées et l'une d'elles est normale - elle porte une chaleur elle-même. Il n'est absolument pas similaire à la conductivité thermique habituelle. Dans le fluide classique, la chaleur est transmise par des molécules soufflantes. À Helium II, la chaleur coule avec la partie habituelle de l'hélium coule comme un liquide. Voici le terme «flux de chaleur» justifié complètement. Cette méthode de transfert de chaleur A conduit à une énorme conductivité thermique.

Cette explication de la conductivité thermique de l'hélium peut sembler si étrange que vous refusez de le croire. Mais dans la justice de ce que vous avez dit, vous pouvez vous assurer de la prochaine expérience simple de votre idée.

Dans le bain avec hélium liquide, il y a un dewar, également complètement rempli d'hélium. Le navire communique avec le processus capillaire de la salle de bain. L'hélium à l'intérieur du navire est chauffé par une spirale électrique, la chaleur ne va pas à l'hélium environnant, car les murs des navires ne transmettent pas de chaleur.

En face du tube capillaire, il y a une aile, suspendue sur un fil mince. Si la chaleur coule comme un liquide, alors il devrait tourner l'aile. C'est ce qui se passe. Dans le même temps, la quantité d'hélium dans le navire ne change pas. Comment expliquer ce phénomène merveilleux? Seul le seul moyen: lorsqu'il est chauffé, l'écoulement d'une partie normale du fluide de l'endroit chauffé au froid et du flux de la partie superfluide dans la direction opposée apparaît. La quantité d'hélium à chaque point ne change pas, mais puisque, avec le transfert de chaleur, la partie normale du fluide se déplace, l'aile se retourne en raison de la frottement visqueuse de cette partie et reste dévié autant de temps que le chauffage continue .

Du fait que le mouvement superfluide ne tolère pas la chaleur, suit une autre conclusion. Il a été mentionné "sur l'écrasement" d'hélium sur le bord d'un verre. Mais "sort" d'une partie superfluide de verre, mais il reste normal. La chaleur n'est connectée qu'avec une partie normale de l'hélium, elle n'accompagne pas le " Carovirait "une partie superficielle. En ce qui concerne l'hélium" Sortir "du navire, la même chaleur devra avoir un nombre croissant d'hélium - l'hélium restant dans le navire doit être chauffé. Il est vraiment observé dans l'expérience.

Les masses d'hélium associées à des mouvements superfluides et normaux ne sont pas identiques. Leur attitude dépend de la température. Plus la température est basse, plus la partie superfluide du poids de l'hélium. Avec un zéro absolu, tout l'hélium devient superfluque. À mesure que la température augmente, la majorité de l'hélium commence à se comporter normalement et à une température de 2,19 à l'hélium entier devient normale, acquiert les propriétés du fluide habituel.

Mais le lecteur fait déjà rouler dans la langue: quel est cet hélium superfluide, comment une particule de liquide peut-elle participer simultanément en deux mouvements, comment expliquer les faits de deux mouvements d'une particule? .. Malheureusement, nous sommes obligés de partir ici toutes ces questions sans répondre.. La théorie de l'hélium II est trop compliquée et de la comprendre, vous devez en savoir beaucoup.

L'élasticité est la capacité du corps à restaurer sa forme après que la force ait cessé d'agir. Si au fil d'acier compteur avec une section transversale de 1 mm 2 pour suspendre un poids kilogramme, le fil s'étire. L'étirement est légèrement, à seulement 0,5 mm, mais il est facile de remarquer. Si le poids est éliminé, le fil sera réduit de 0,5 mm de même 0,5 mm et l'étiquette reviendra à la position précédente. Cette déformation est appelée élastique.

Notez que le fil avec une section transversale de 1 mm 2 sous l'action de la force en 1 kgf et le fil avec une section transversale de 1 cm 2 sous l'action de la force à 100 kgf sont, comme ils le disent, dans le même conditions de tension mécanique. Par conséquent, le comportement du matériau doit toujours être décrit, indiquant aucune résistance (ce qui est impossible si la section transversale corporelle est inconnue) et la tension, c'est-à-dire la force par unité. Corps classique - métaux, verre, pierres - Vous pouvez étirer élastiquement au mieux, juste quelques pour cent. Les propriétés élastiques exceptionnelles ont du caoutchouc. Caoutchouc, vous pouvez étirer élastiquement pas quelques centaines de cent pour cent (c'est-à-dire le faire deux fois et trois fois plus de longueur initiale) et laisser un tel cordon de caoutchouc, nous verrons qu'il reviendra à son état d'origine.

Tout sans exception, sous l'action des petites forces se comporter de manière élastique. Cependant, la limite du comportement élastique se produit dans certains corps plus tôt, d'autres ont beaucoup plus tard. Par exemple, dans de tels métaux doux, comme le plomb, la limite d'élasticité se produit déjà, si vous accrochez une charge de 0,2 à 0,3 kgf à l'extrémité du fil de la section transversale de millimètre. Dans de tels matériaux solides en acier, cette limite est environ 100 fois supérieure, c'est-à-dire environ 25 kgf.

En ce qui concerne les grandes forces, supérieure à la limite d'élasticité, divers corps peuvent être à peu près divisés en deux classes - tels que le verre, c'est-à-dire fragile, et tel que l'argile, c'est-à-dire plastique.

Si vous appuyez sur un doigt sur un morceau d'argile, il quittera l'empreinte, dans la précision émettant des boucles même complexes du motif de la peau. Marteau, s'ils frappent un morceau de fer doux ou de plomb, laisseront une marque claire. Il n'y a pas d'effets, mais la déformation est restée - elle s'appelle plastique ou résiduel. De telles traces résiduelles ne pourront pas se mettre sur le verre: si vous persistez dans cette intention, le verre s'effondrera. Tellement fragile certains métaux et alliages, tels que la fonte. Le seau de fer sous le coup du marteau est aplati et le monton en fonte se divisera. La force des corps fragiles peut être jugée par les chiffres suivants. Pour transformer un morceau de fonte en poudre, vous devez agir avec une force d'environ 50-80 kgf par millimètre carré de la surface. Pour les briques, cette figure tombe à 1,5-3 kgf.

Comme toute classification, divisant les corps pour fragiles et plastique suffisamment conditionnellement. Tout d'abord, un corps cassant peut devenir plastique à basse température à des températures plus élevées. Le verre peut être superbement traité comme un matériau plastique s'il est chauffé à une température de plusieurs centaines de degrés.

Les métaux doux, comme le plomb, peuvent être rivés avec des métaux froids, mais des métaux solides sont soumis à ne forger que dans une rougeâtre très chauffée. Augmenter la température nettement augmente les propriétés plastiques des matériaux.

L'une des caractéristiques essentielles des métaux, ce qui les a fabriqués à des matériaux structurels indispensables, est leur dureté à la température ambiante et la plasticité à élevé: les hôtels peuvent facilement donner la forme désirée et à la température ambiante, il est possible de changer cette forme avec des forces très importantes .

Une structure interne du matériau a un effet significatif sur les propriétés mécaniques. Il est clair que les fissures et la vacuité affaiblissent la force visible du corps et le rendent plus fragile.

Merveilleuse capacité de corps plastiquement déformables à renforcer. Cristal de métaux unique, qui vient de devenir de la masse fondu, très doux. Les cristaux de nombreux métaux sont tellement doux qu'ils peuvent être facilement penchés avec leurs doigts, mais ... pour casser un tel cristal ne réussira pas. Le durcissement s'est produit. Cet échantillon sera maintenant capable de déformer plasticement que de manière significative plus de puissance. Il s'avère, la plasticité n'est pas seulement la propriété matérielle, mais également la propriété de transformation.

Pourquoi l'outil ne prépare-t-il pas de métal moulé, mais forgeant? La raison est claire: le métal, subir une forgeage (ou roulé ou broche), beaucoup plus fort. Peu importe la quantité de métal, nous ne pourrons pas élever sa force au-dessus d'une certaine limite, qui s'appelle la force du rendement. Pour l'acier, cette limite se situe dans la plage de 30 à 50 kgf / mm 2.

Cette figure signifie ce qui suit. Si le fil de la section transversale de millimètre est suspendu avec un poids de pudding (en dessous de la limite), le fil commencera à s'étirer et à être temporairement renforcé. Par conséquent, les étirements s'arrêteront rapidement - le poids sera calmement suspendu au fil. Si, sur un tel fil, accrochez deux ou trois girches de pudding (au-dessus de la résistance au rendement), l'image sera différente. Le fil atteindra continuellement (écoulement) jusqu'à ce qu'il se casse. Encore une fois, nous soulignons que le comportement mécanique du corps est déterminé non par la force, mais la tension. Le fil avec une section transversale de 100 μm2 va couler sous l'action de la cargaison 30-50 * 10 -4 kgf, c'est-à-dire 3-5 gs.

Prouvez que la déformation plastique est un phénomène qui est d'une grande importance à la pratique, cela signifie briser la porte ouverte. Forging, estampage, obtention de feuilles métalliques, tirant le fil - tous ces phénomènes ayant une nature.

Nous ne pouvions pas comprendre quoi que ce soit dans la déformation plastique, si on croyait que les cristallites à partir de laquelle le métal a été construit sont des fragments parfaits de grilles spatiales.

La théorie des propriétés mécaniques du cristal parfait a été créée au début de notre siècle. Elle a divergé de l'expérience environ mille fois. Si le cristal avait été parfait, sa force de traction devait être beaucoup d'ordre de grandeur supérieur à la déformation observée et plastique nécessiterait des efforts considérables.

Les hypothèses sont originaires plus tôt que les faits ont accumulé. Les chercheurs étaient évidents que le seul moyen de concilier la théorie et la pratique est l'hypothèse de la présence de défauts dans des cristallites. Mais, bien sûr, la nature de ces défauts pourrait être faite une grande variété d'hypothèses. Seulement lorsque les physiciens armés avec les meilleures méthodes d'étude de la structure de la substance, l'image a commencé à clarifier. Il s'est avéré que la pièce parfaite du réseau (bloc) est de la taille de l'ordre de plusieurs milliards de centimètres. Les blocs sont désorientés en quelques secondes ou minutes d'arc.

À la fin de la vingtaine, de nombreux faits accumulés, qui ont conduit à une déclaration importante que le défaut principal (bien que pas le seul) est un véritable cristal est un déplacement naturel qui a reçu le nom de la luxation. La dislocation simple est illustrée par le modèle Fig. 6.6. Comme vous pouvez le constater, l'essence du défaut réside dans le fait qu'il existe des endroits dans le cristal contenant comme si un plan atomique "en excès". Ligne de frappe au milieu du cristal de la Fig. 6.6 et divise deux blocs. La partie supérieure du cristal est comprimée et le fond est étiré. La luxation est rapidement absorbée, comme le montre la Fig. 6.6, B, représentant une vue sur le dessin gauche "TOP".

Figure. 6.6

Les autres dislocations qui se trouvent souvent dans des cristaux sont appelées spirales. Leurs schémas sont montrés à la Fig. 6.7. Ici, la calandre est brisée en deux blocs, dont l'une a glissée de sa part pendant une période allant vers la voisine. Les plus grandes distorsions sont concentrées près de l'axe. La zone adjacente à cet axe est appelée une décalque en spirale.

Nous comprendrons mieux, dans lequel l'essence de la distorsion, si nous considérons le schéma sur le même chiffre décrivant deux plans atomiques voisins de l'autre côté du plan de coupe (fig. 6,7, b). En ce qui concerne la figure tridimensionnelle, il s'agit d'une vue sur l'avion à droite. L'axe de la dislocation en spirale est la même que sur une figure tridimensionnelle. Les lignes solides montrent le plan de la droite, pointillé - bloc gauche. Les points noirs sont proches du lecteur plus proche que le blanc. Comme on peut le voir dans le schéma, la dislocation en spirale est un autre type de distorsion autre que simple. Il n'y a pas de rang supplémentaire d'atomes ici. La distorsion est celle; Que voisine l'axe de dislocation Les rangées atomiques changent leurs voisins les plus proches, à savoir, plier et soulevé aux voisins ci-dessous.

Figure. 6.7

Pourquoi cette dislocation est-elle appelée spirale? Imaginez que vous marchiez, mais que vous avez diminué (après avoir diminué à la taille subatomique) et vous fixez l'objectif de contourner l'axe de la luxation. Il est facile de voir que, après avoir commencé son voyage du bas de l'avion inférieur, vous tomberez au-dessus du sol après chaque tournant et sortez sur la surface supérieure du cristal comme si vous marchiez le long de l'escalier en colimaçon. Dans notre dessin, la montée du bas a eu lieu dans le sens antihoraire. Si le changement de bloc était inverse, le trajet se serait passé dans le sens des aiguilles d'une montre.

Maintenant, nous avons abordé la réponse à la question de la déformation plastique survient,

Supposons que nous voulions déplacer la moitié supérieure du cristal par rapport à la distance interatomique inférieure. Vous voyez que pour cela, vous devez vous retourner toutes les deux rangées d'atomes situées dans le plan de décalage. Il est assez différent de l'action d'une force de travail sur un cristal avec dislocation.

En figue. 6.8 L'emballage serré de billes est montré (seules les billes extrêmes de lignes atomiques sont représentées) contenant une simple disclocation. Commençons à se déplacer dans le bloc supérieur droit par rapport au fond. Pour faciliter la compréhension de ce qui se passe, nous avons marqué les balles avec des chiffres; Les balles de couche comprimées sont étiquetées avec des coups. À une autre heure, la "crack" était entre les rangées 2 et 3; Les rangs 2 "et 3" ont été compressés.

Figure. 6.8.

Dès que la force le fait, la série 2 sera transférée dans une fissure; Maintenant, la balle 3 "peut" respirer librement ", mais vous devez serrer la balle 1." Qu'est-il arrivé? Toute découpation déplacée à gauche et son mouvement continuera de continuer de la même manière jusqu'à la dislocation "sort" du cristal. Le résultat sera un changement d'une rangée d'atomes, c'est-à-dire le même résultat, comme dans le décalage du cristal parfait.

Il n'est pas nécessaire de prouver que le changement de dislocation nécessite beaucoup moins de puissance. Dans le premier cas, l'interaction entre les atomes devrait être surmontée - rouler toutes les lignes atomiques; Dans le second cas, un seul nombre d'atomes est roulé à chaque instant.

La force du cristal sous l'hypothèse du décalage sans la présence de divulgation est cent fois la valeur de la résistance observée sur l'expérience.

Cependant, la difficulté suivante se pose. Comment il ressort clairement de la figure, la force appliquée "Cattures" la dislocation du cristal. Cela signifie que, comme le degré de déformation augmente, le cristal devrait devenir de plus en plus fort et, enfin, lorsque celui-ci est éliminé, le cristal devrait atteindre, selon la théorie, la résistance, environ cent fois la plus grande résistance du cristal correct idéal. Le cristal est vraiment durcissant car le degré de déformation augmente, mais pas cent fois. Sauvette de la dislocation en spirale. Il s'avère (mais ici, le lecteur doit nous croyance pour Word, car il est très difficile de l'illustrer avec un dessin), les disques en spirale ne sont pas si faciles à "conduire" du cristal. De plus, le changement de cristal peut survenir avec l'aide de dislocations des deux types. La théorie des dislocations explique de manière satisfaisante les caractéristiques des phénomènes du déplacement des plans cristallins. Le mouvement du désordre le long du cristal est celui qui est d'un point de vue moderne est une déformation plastique de cristaux.

La force et la dureté ne viennent pas les uns avec les autres à la main. Corde corde, rabat en tissu, filetage en soie peut avoir une très grande précision - besoin de tension significative pour les casser. Bien sûr, personne ne dira que la corde et le tissu sont des matériaux solides. Inversement, la force du verre est petite et le verre est solide.

Le concept de dureté utilisée dans la technique est emprunté à la pratique quotidienne. La dureté s'oppose à l'introduction. Le corps est solide, s'il est difficile de gratter, il est difficile de laisser l'empreinte. Ces définitions peuvent sembler quelque peu brumeuses. Nous sommes habitués au fait que le concept physique est exprimé par le nombre. Comment faire cela en ce qui concerne la dureté?

Un homme très artisanal, mais en même temps, une manière pratiquement utile a longtemps été utilisée par les minorologistes. Dix certains minéraux sont de suite. Le premier est le diamant, suivi de corindon, ci-après - topaze, quartz, piéton, apatite, Platichn plisch, épée de chaux, gypse et talc. La ligne est sélectionnée comme suit: le diamant laisse une égratignure sur tous les minéraux, mais aucun de ces minéraux ne peut gratter le diamant. Cela signifie que le diamant est le minéral le plus dur. La dureté du diamant est estimée par nombre 10. Le lendemain du diamant de corindon est plus difficile que tous les autres minéraux de niveau inférieur - corindon peuvent les pomper. Corundum est attribué le nombre de dureté 9. Les numéros 8, 7 et 6 sont attribués à la topaze, à quartz et à un échange de champ sur les mêmes bases.

Chacun d'entre eux est plus difficile (c'est-à-dire qu'il peut causer des rayures) que tous les minéraux inférieurs et plus doux (il peut être coppé) des minéraux ayant un grand nombre de difficultés. Le minéral Minder - Talc - a une unité de dureté.

"Mesure" (vous devez prendre ce mot entre guillemets) la dureté avec cette échelle consiste à trouver le lieu d'intérêt pour nous de minéraux dans un certain nombre de dix normes sélectionnées.

Si un minéral inconnu peut être rayé avec du quartz, mais il laisse lui-même une égratignure sur le swook de champ, alors sa dureté est de 6,5.

Les métallotes utilisent une autre façon de déterminer la dureté. La force standard (généralement de 3000 kgf) avec une boule d'acier d'un diamètre de 1 cm sur le matériau du sujet est faite par dent. Le rayon de la fosse formée est repris sur le nombre de dureté.

La dureté par rapport à la gratte et à la dureté par rapport à l'indentation n'est pas nécessairement combinée et qu'un matériau peut être plus difficile que l'autre lors du test de gratter, mais plus doux lorsqu'il est testé pour l'indulgence.

Ainsi, il n'y a pas de concept universel de dureté qui ne dépend pas de la méthode de mesure. Le concept de dureté est donc appliqué aux concepts techniques, mais pas physiques.

Nous avons déjà informé le lecteur beaucoup d'informations sur les fluctuations que le pendule hésite, le ballon au printemps, quels schémas des fluctuations de chaîne - l'un des chapitres du livre a été consacré à ces questions. Nous n'avons pas parlé de ce que se passe dans l'air ou un autre environnement quand il s'agit du corps fait des oscillations. Il ne fait aucun doute que le support ne peut pas rester indifférent aux fluctuations. L'objet oscillant pousse l'air, déplace les particules d'air des dispositions dans lesquelles ils étaient auparavant. Il est également clair que le cas ne peut pas être limité à l'influence que sur la couche d'air voisine. Le corps brûlera la couche la plus proche, cette couche appuie sur la couche suivante de la couche, la particule derrière la particule est entraînée par l'air ambiant. Nous disons que l'air est venu à la condition oscillatoire ou que les oscillations sonores se produisent dans les airs.

Nous appelons des fluctuations moyennes avec du son, mais cela ne signifie pas que toutes les oscillations saines que nous entendons. La physique aime le concept d'oscillations sonores dans un sens plus large. Quelles oscillations sonores nous entendons - cela sera discuté ci-dessous.

Il s'agit uniquement d'air que parce que le son est le plus souvent transmis dans l'air. Mais, bien sûr, l'air n'a pas de propriétés spéciales afin que le monopole éligible soit le droit d'effectuer des fluctuations sonores. Les oscillations sonores se produisent dans n'importe quel support capable de comprimer, et car il n'y a pas de nature incompressible de nature, les particules de tout matériau peuvent être dans ces conditions. La doctrine de telles oscillations est généralement appelée acoustique.

Avec des oscillations sonores, chaque particule d'air en moyenne reste en place - il ne fait que des oscillations près de la position de l'équilibre. Dans le cas le plus simple, la particule d'air peut faire une oscillation harmonique qui, comme nous nous souvenons, repose sur la loi de Sinus. Une telle oscillation se caractérise par le déplacement maximal de la position d'équilibre - l'amplitude et la période d'oscillation, c'est-à-dire que le temps consacré à des fluctuations complètes.

Pour décrire les propriétés des oscillations sonores, utilisez plus souvent le concept de fréquence d'oscillation que la période. La fréquence v. \u003d 1 / T est la valeur, période inverse. Unité de fréquence - Reverse seconde (C -1), mais un tel mot n'est pas distribué. Ils disent - deuxième dans moins du premier degré ou Hertz (Hz). Si la fréquence d'oscillation est de 100 s -1, cela signifie que dans une seconde, une seconde de la particule d'air fera 100 oscillations complètes. Puisque la physique doit souvent faire face aux fréquences que plusieurs fois plus hertz, ont ensuite une large utilisation de kilohertz (1 kHz \u003d 10 3 Hz) et Megahertz (1 MHz \u003d 10 6 Hz).

Avec le passage des positions d'équilibre, la vitesse de la particule oscillante est maximale. En revanche, dans les positions des déplacements extrêmes, la vitesse des particules, naturellement, est zéro. Nous avons déjà dit que si le déplacement de la particule obéit la loi de l'oscillation harmonique, le changement de vitesse des oscillations suit la même loi. Si vous désignez l'amplitude du déplacement par S 0, et l'amplitude de la vitesse V 0, alors V 0 \u003d 2? S 0 / t Go? 0 \u003d 2? Vs 0. Une conversation forte provoque des particules d'air dans une oscillation avec l'amplitude du déplacement de seulement quelques millions de dollars de centimètre. La valeur d'amplitude de la vitesse sera la valeur d'environ 0,02 cm / s.

Une autre quantité physique importante, fluctuant avec le déplacement et la vitesse de la particule, est une surpression appelée également sonore. L'oscillation de l'air sonore consiste en une alternance périodique de la compression et de la coulée à chaque point du milieu. La pression atmosphérique dans n'importe quel endroit est plus, alors moins de pression, qui était en l'absence de son. Cet excès (ou désavantage) de pression et s'appelle le son. La pression acoustique est une très faible proportion de pression d'air normale. Pour notre exemple, une conversation forte - l'amplitude de la pression acoustique sera égale à environ un million de dollars de l'atmosphère. La pression acoustique est directement proportionnelle à la vitesse des fluctuations des particules et le rapport de ces quantités physiques ne dépend que des propriétés du milieu. Par exemple, la pression acoustique dans l'air dans 1 din / cm 2 correspond à la vitesse d'oscillation de 0,025 cm / s.

Figure. 6.9

La chaîne, fluctuant selon la loi du sinus, conduit des particules d'air dans une oscillation harmonique. Le bruit et les accords musicaux conduisent à une image beaucoup plus compliquée. En figue. 6.9 montre l'enregistrement d'oscillations sonores, à savoir une pression acoustique selon le temps. Cette courbe est peu similaire à la sinusoïde. Il s'avère toutefois que toute oscillation arbitraire complexe peut être représentée à la suite de la recouvrement d'un grand nombre de sinusoïdes avec des amplitudes et des fréquences différentes. Ces simples oscillations, comme on disent, constituent la gamme d'oscillations complexes. Pour un exemple simple, une telle addition d'oscillations est illustrée à la Fig. 6.10.

Figure. 6.10

Si le son s'est répandu instantanément, toutes les particules d'air parlaient couramment, comme une. Mais le son ne se répand pas instantanément et les volumes d'air allongés sur la ligne de distribution entrent dans le mouvement à leur tour, comme si vous choisissez une vague provenant de la source. De plus, la pincée avec précision se trouve calmement sur l'eau jusqu'à ce que les ondes de l'eau circulaires de la cailloue abandonnée ne le ramollaient pas et ne conduiront pas à une oscillation.

Établissez notre attention sur une particule oscillante et comparez son comportement avec le mouvement d'autres particules couchées sur la même ligne de propagation sonore. La particule voisine viendra à l'oscillation un peu plus tard, suivante, même plus tard. Le retard augmentera jusqu'à, enfin, nous ne rencontrerons pas de particules de retenue pendant une période totale et de fluctuer dans le tact avec l'original. Le coureur infructueux peut passer sur tout le cercle, peut passer par la ligne d'arrivée simultanément avec le chef. A quelle distance allons-nous rencontrer le point en oscillant en début de la source? Il est facile de comprendre que c'est la distance? Égal au produit de la vitesse du son avec pendant une période d'oscillation T. Distance? appelé longueur d'onde:

Par des lacunes? Nous allons célébrer des points oscillants. Points à distance? / 2, rendra le mouvement un par rapport à l'autre, comme objet, fluide perpendiculaire au miroir, par rapport à son image.

Si vous décrivez le décalage (ou la vitesse ou la pression acoustique) de tous les points allongés sur la ligne de propagation du son harmonique, il s'avère sinuusoïde.

Ne confondez pas les graphismes du mouvement des ondes et des oscillations. Figure. Les 6.11 et 6.12 sont très similaires, mais sur le premier axe horizontal, la distance est reportée et dans la deuxième fois. Un dessin est une analyse d'oscillation temporaire, et l'autre est une "photo" instantanée des vagues. À partir de la comparaison de ces dessins, on peut voir que la longueur d'onde peut également être appelée sa période spatiale: le rôle de T dans le temps est joué dans l'espace ?.

Figure. 6.11

Sur la figure, l'onde sonore du déplacement de la particule est reportée verticalement et la direction de la propagation des ondes, le long de laquelle la distance est comptée, est une horizontale. Cela peut apporter à la mauvaise idée que les particules sont déplacées perpendiculaires à la direction de la propagation des ondes. En fait, les particules d'air fluctuent toujours le long de la direction de la propagation du son. Une telle vague s'appelle longitudinale.

Figure. 6.12.

La lumière s'applique incomparablement plus rapide que le son - presque instantanément. Le tonnerre et la foudre se produisent dans le même moment, mais nous voyons la fermeture à glissière au moment de son événement et le son du tonnerre nous vient à une vitesse d'environ un kilomètre en trois secondes (la vitesse du son dans l'air est de 330 m / s). Donc, lorsque le tonnerre est entendu, le danger de la foudre est déjà passé.

Connaître la vitesse de propagation du son, peut généralement être déterminé comment l'orage passe loin. Si 12 secondes passaient de la foudre de la foudre aux fissures, cela signifie que l'orage de nous est à 4 km.

La vitesse du son dans les gaz est approximativement égale à la vitesse moyenne des molécules de gaz. Cela dépend également de la densité du gaz et est proportionnelle au carré racinaire de la température absolue. Les liquides passent le son plus rapidement que les gaz. Dans l'eau, le son se propage à une vitesse de 1450 m / s, c'est-à-dire 4,5 fois plus rapide que dans l'air. Encore plus de vitesse sonore dans des solides, par exemple, dans la glande - environ 6000 m / s.

Lorsque le son passe d'un moyen à l'autre, la vitesse de sa propagation change. Mais en même temps, il y a un autre phénomène intéressant - une réflexion partielle du son de la frontière entre deux environnements. Ce que la proportion de son affectera - cela dépend principalement de la relation entre densités. En cas de chute du son de l'air sur des surfaces solides ou liquides ou, au contraire, le son du milieu dense dans l'air est presque complètement reflété. Lorsque le son pénètre dans l'eau de l'air ou, au contraire, de l'eau de l'air, seules 1/1000 forces sonores passent dans le deuxième environnement. Si les deux supports sont denses, la relation entre le passage et le son réfléchi peut être faible. Par exemple, 13% seront passés d'eau à l'acier ou en acier et 87% du son sera reflété.

Le phénomène de réflexion sonore est largement utilisé dans la navigation. Il est basé sur l'appareil de mesure de la profondeur - Écho Sondeur. Une carte du navire est placée sous l'eau, la source sonore est placée (Fig. 6.13). Un son féroce crée des rayons sonores qui déchirent la durée de l'eau au fond de la mer ou de la rivière, elles chanteront du bas et une partie du son retournera sur le navire, où les appareils sensibles sont piégés. L'horloge exacte indiquera combien de temps il a fallu le son de ce voyage. La vitesse du son dans l'eau est connue et le calcul simple que vous pouvez obtenir des informations précises sur la profondeur.

Figure. 6.13

Le son direct n'est pas en panne, mais à l'avance ou de la pièce, vous pouvez déterminer s'il est possible de déterminer s'il n'y a pas de roches sous-marines dangereuses ou profondément immergées comme icebergs. Toutes les particules d'air entourant le corps de sonorité sont dans un état d'oscillation. Comme nous l'avons découvert dans le livre 1, le point de matériau fluctué par la loi possède une énergie complète certaine et inchangée.

Lorsque le point oscillant transmet la position de l'équilibre, sa vitesse maximale. Étant donné que les points déplacés de cet instant sont nuls, toute l'énergie revient à Kinétique:

Par conséquent, l'énergie totale est proportionnelle au carré de la valeur d'amplitude du taux d'oscillation.

Ceci est vrai pour les particules d'air, fluctuant dans une onde sonore. Cependant, la particule d'air est quelque chose d'incertaine. Par conséquent, l'énergie sonore fait référence à une unité de volume. Cette magnitude peut être appelée densité d'énergie solide.

Puisque la masse d'unités de volume est la densité?, Puis la densité d'énergie sonore

Nous avons parlé au-dessus d'une autre valeur physique importante des fluctuations de la loi du sinus avec la même fréquence que la vitesse. C'est un son ou une surpression. Étant donné que ces valeurs sont proportionnelles à, on peut dire que la densité d'énergie est proportionnelle au carré de la valeur d'amplitude de la pression acoustique.

L'amplitude de la vitesse d'oscillation sonore avec une conversation forte est de 0,02 cm / s. 1 cm 3 L'air pèse environ 0,001 de cette manière, la densité d'énergie est égale

1/2 * 10-3 * (0,02) 2 erg / cm3 \u003d 2 * 10-7 erg / cm3.

Laissez la source de son parle couramment. Il étudie l'énergie sonore dans l'air ambiant. Énergie car ce serait "fluide" du corps de sonorité. À travers chaque site, situé perpendiculaire à la ligne de distribution sonore, une certaine quantité d'énergie se déroule dans une seconde. Cette valeur s'appelle le flux d'énergie passé à travers la plate-forme. Si, en outre, le site est pris en 1 cm2, la quantité d'énergie est appelée l'intensité de l'onde sonore.

Il est facile de voir que l'intensité du son I est égale au travail de la densité d'énergie w. à la vitesse du son avec. Représentant Cylindrick d'une hauteur de 1 cm et la surface de base 1 cm 2, qui forme parallèle à la propagation directionnelle du son. L'énergie W contenue à l'intérieur d'un tel cylindre la laissera complètement à travers le temps 1 / s. Ainsi, à travers la zone unitaire par unité de temps passera w. / (1 / c), c'est-à-dire w.c. L'énergie, telle qu'elle était, se déplace à la vitesse du son.

Avec une conversation forte, l'intensité du son proches des interlocuteurs sera approximativement égale (nous utiliserons le nombre obtenu ci-dessus)

2 * 10-7 * 3 * 104 \u003d 0,006 erg / (cm2 * c).

Quelles oscillations saines sont perçues par un homme pour la rumeur? Il s'avère que l'oreille ne peut percevoir que des oscillations situées autour de la plage allant de 20 à 20 000 Hz. Nous appelons les sons avec une haute fréquence élevée, avec une fréquence basse - faible.

Quelles sont les longueurs des ondes correspondant aux fréquences audibles limites? Étant donné que la vitesse du son est approximativement égale à 300 m / s, puis selon la formule? \u003d CT \u003d C / V Nous constatons que les longueurs des ondes auditives qui se trouvent dans la plage allongée de 15 m pour les tons les plus bas allant jusqu'à 1,5 cm pour le plus haut.

Comment "entendre" ces oscillations?

Le travail de notre corps auditif n'est toujours pas clarifié à la fin. Le fait est que dans l'oreille interne (dans l'escargot - canal une longueur de plusieurs centimètres remplie de liquide), plusieurs mille nerfs sensibles peuvent percevoir des oscillations sonores transmises à l'escargot de l'air à travers la drumpatch. En fonction de la fréquence de la tonalité, l'un ou l'autre côté de l'escargot est plus fort. Bien que des nerfs sensibles soient situés le long de l'escargot, si souvent que le grand nombre de leur nombre, personne (et animaux) est excité - en particulier dans l'enfance - de distinguer les changements de la fréquence des (millièmes) actions insignifiantes. Comment cela se produit-il, il n'est toujours pas connu à coup sûr. Il est clair que seul que le rôle important est joué ici dans le cerveau d'irritations provenant d'une variété de nerfs individuels. Venez avec un modèle mécanique qui - avec le même design - la fréquence du son, ainsi que l'oreille humaine, aurait déjà été possible.

La fréquence du son chez 20 000 Hz est la limite au-dessus de laquelle l'oreille humaine ne percevrait pas les fluctuations mécaniques du support. De différentes manières, vous pouvez créer des fluctuations dans une fréquence plus élevée, la personne ne les entendra pas, mais les instruments seront en mesure d'enregistrer. Cependant, non seulement les périphériques réparent ces oscillations. De nombreux animaux, tels que des chauves-souris, des abeilles, des baleines et des dauphins (comme on peut le voir, le cas n'est pas dans la taille d'un être vivant), peut percevoir des oscillations mécaniques avec une fréquence jusqu'à 100 000 Hz.

Il est maintenant possible de recevoir des fluctuations avec une fréquence jusqu'à un milliard hertz. Ces oscillations, bien qu'elles ne soient pas malades, sont appelées ultrasons pour confirmer leurs proches du son. Les ultrasons Les fréquences les plus élevées sont obtenues à l'aide de plaques de quartz. De telles plaques sont coupées à partir de single cristaux de quartz.

Remarques:

Les nez tranchants des bateaux et des vaisseaux maritimes sont nécessaires pour que la "coupe", c'est-à-dire que lorsque le mouvement se produit, mais des surfaces.

But du travail: Étudier le phénomène de frottement visqueux et l'une des méthodes de détermination de la viscosité des fluides.

Instruments et accessoires: Boules de différents diamètres, micromètre, étrier, souverain.

Éléments de la théorie et de la méthode d'expériment

Tous les liquides et gaz réels sont inhérents à la frottement intérieur, également appelé viscosité. La viscosité se manifeste notamment dans le fait que le mouvement découlant de liquide ou de gaz après la cessation des raisons qui l'ont causée, elle est progressivement arrêtée. De l'expérience quotidienne, par exemple, il est connu que pour créer et maintenir un flux de fluide constant dans le tuyau, il est nécessaire de préserver entre les extrémités du tuyau de différence de pression. Étant donné avec le flux constant, le fluide se déplace sans accélération, la nécessité de valider des forces de pression valides indique que ces forces sont équilibrées par une sorte de mouvement inhibant des mouvements. Ces forces sont des forces de friction interne.

Deux modes principaux de mode de flux de fluide ou de gaz peuvent être distingués:

1) laminaire;

2) Turbulent.

Avec un mode de débit laminaire, le débit de fluide (gaz) peut être divisé en couches minces, chacune desquelles se déplace dans un courant total à sa vitesse et ne se mélange pas avec d'autres couches. Le flux laminaire est stationnaire.

En mode turbulent, le débit devient non stationnaire - la vitesse des particules à chaque point de l'espace tout le temps change de manière aléatoire. Dans le flux, le mélange intensif du liquide (gaz) se produit.

Considérons le mode de débit laminaire. Nous mettons en évidence deux couches dans le flux S.situé à une distance δ Z. les uns des autres et se déplaçant à différentes vitesses V.1 I. V.2 (Fig. 1). Puis entre eux, il y a une force de friction visqueuse, proportionnelle au gradient de la vitesse d V./ RÉ. Z. Dans la direction perpendiculaire à la direction du débit:

Où le coefficient μ par définition s'appelle la viscosité ou le coefficient de frottement interne D V.=V.2-V.1.

De (1) on peut voir que la viscosité est mesurée en pascal-secondes (PA · S).

Il convient de noter que la viscosité dépend de la nature et de l'état du liquide (gaz). En particulier, la valeur de la viscosité peut considérablement dépendre de la température, qui est observée, par exemple dans l'eau (voir l'annexe 2). Ne pas comptabiliser cette dépendance dans la pratique Dans certains cas peut entraîner des divergences essentielles entre calculs théoriques et données expérimentales.

Dans les gaz, la viscosité est due à la collision des molécules (voir l'annexe 1), dans les liquides - interaction intermoléculaire qui limite la mobilité des molécules.

Les valeurs de viscosité de certaines substances liquides et gazeuses sont données à l'annexe 2.

Comme indiqué précédemment, le flux de liquide ou de gaz peut être maintenu dans l'un des deux modes - laminaires ou turbulents. Un physicien anglais Osborne Reynolds a constaté que la nature du flux est déterminée par la valeur de la valeur sans dimension

Où est la valeur appelée viscosité cinématique, V. - vitesse fluide (ou fluide), RÉ. - une taille caractéristique. Dans le cas d'écoulement de fluide dans le tuyau sous RÉ. Comprenez la taille caractéristique de la section transversale de ce tuyau (par exemple, diamètre ou rayon). Quand le corps bouge de fluide sous RÉ. Comprenez la taille caractéristique de ce corps, par exemple le diamètre de la balle. À des valeurs Ré.< 1000 flux est considéré comme laminaire, quand Ré.> 1000 flux devient turbulent.

L'une des méthodes de mesure de la viscosité des substances (viscomémétrie) est la méthode de la boule incident ou de la méthode Stokes. Stokes a montré que sur une balle se déplaçant à des vitesses V. Dans un milieu visqueux, une force de friction visqueuse agit égale à où RÉ. - Diamètre de la balle.

Considérez le mouvement du ballon quand il tombe. Selon la deuxième loi de Newton (fig. 2)

Où F. - le pouvoir de friction visqueux - la force des Archimédes, - le pouvoir de la gravité, ρ J.Et ρ - la densité du liquide et le matériau des balles, respectivement. La solution de cette équation différentielle sera la dépendance suivante de la vitesse de la balle de temps en temps:

Où V.0 - la vitesse initiale de la balle, et

Il y a une vitesse de mouvement stable (quand T.\u003e\u003e τ). La magnitude est le moment de la relaxation. Cette valeur indique la rapidité avec laquelle le mode de circulation stationnaire est établi. Croire généralement que T.≈3τ Le mouvement n'est pratiquement pas différent de la stationnaire. Ainsi, la vitesse de mesure V.W., Il est possible de calculer la viscité du fluide. Il convient de noter que la formule Stokes est applicable avec moins de 1000 inférieure à 1000, c'est-à-dire avec un flux de mode laminaire autour du fluide à billes.

L'installation de laboratoire pour mesurer la viscosité des liquides en fonction de la méthode Stokes est un récipient en verre rempli de fluide à l'étude. D'en haut, le long de l'axe du cylindre, des balles jettent. Dans les parties supérieure et inférieure du récipient, il y a des étiquettes horizontales. Mesurer avec l'aide du chronomètre, le temps de la balle entre les étiquettes et la distance entre eux, trouvez la vitesse du mouvement constant de la balle. Si le cylindre est étroit, alors dans la formule calculée, il est nécessaire de modifier l'effet des murs.

Compte tenu de ces modifications, la formule du calcul de la viscosité prendra la forme:

Où L. - distance entre les étiquettes, RÉ. - Diamètre de l'intérieur du navire.

Procédure pour effectuer des travaux

1. Mesurez le diamètre intérieur de la cuve à l'aide d'un étrier, à l'aide d'une règle - la distance entre les marques horizontales sur le récipient et avec un micromètre - les diamètres de toutes les balles utilisées dans l'expérience. L'accélération de la gravité est considérée comme 9,8 m / s2. La densité du liquide et la densité de la substance des balles sont indiquées sur l'installation de laboratoire.

2. Mise à jour des balles alternées dans le liquide, mesurez l'heure de la transmission de chacun d'entre eux entre les balises. Résultats à mettre dans la table. La table indique le nombre d'expériences, le diamètre de la balle et le temps de son passage, ainsi que du résultat du calcul de la viscosité pour chaque expérience.