Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
4°. Разность статических давлений в различных точках поверхности твердого тела, движущегося в жидкости или газе, может вызывать не только силу сопротивления, но и так называемую подъемную силу.
Причиной возникновения подъемной силы является вихревое движение жидкости или газа вокруг тела, обтекаемого потоком. Такое движение называется циркуляцией (циркуляция скорости). При вихревом движении линии тока жидкости или газа имеют замкнутую форму, и всегда можно найти такой мысленный замкнутый контур, за пределы которого линии тока не выходят.
Пример 1. Подъемная сила при обтекании потоком вязкой жидкости вращающегося кругового цилиндра (эффект Магнуса).
Если на цилиндр, вращающийся вокруг горизонтальной оси по часовой стрелке (рис. 1.6.9), слева набегает поток вязкой жидкости со скоростью V, то возникает подъемная сила Fn, направленная вверх. Цилиндр увлекает прилегающие к его поверхности слои вязкой жидкости во вращательное движение по часовой стрелке — возникает циркуляция. Если линии тока а и b являются границами невозмущенного потока, то в сечении ас трубки тока результирующая скорость жидкости будет больше, чем в сечении db. Статическое давление у нижних точек цилиндра будет больше, чем у верхних. Это и приведет к возникновению подъемной силы Fn.
Пример 2. Подъемная сила крыла самолета.
Профили крыла самолета, предназначенного для полетов со скоростью, меньшей скорости звука (профили
6.4. ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ B ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ Ю5
а -+-
Рис. 1.6.9 Рис. І.6.Ю
крыла по часовой стрелке. Это приводит к тому, что результирующая скорость потока воздуха над крылом будет больше, чем под крылом. Статическое давление у нижней поверхности крыла будет больше, чем у верхней. Перепад давлений и обеспечит силу F, действующую на крыло. Ее вертикальная составляющая Fn является подъемной силой, а горизонтальная составляющая Fc — силой сопротивления. Последняя уравновешивается или преодолевается силой тяги двигателя самолета.
Жуковского), имеют вид, условно изображенный на рис. 1.6.10.
При обтекании такого крыла отрыв пограничного слоя происходит только на его задней кромке. Если поток воздуха набегает слева, то вихревое движение у задней кромки крыла будет происходить против часовой стрелки. В системе «крыло — набегающий поток» при этом должно возникать вихревое движение воздуха вокруг профиля
Отдел II
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ
Глава 1
ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
1.1. Основные понятия и определения
Г. Молекулярно-кинетической теорией называется учение, которое объясняет строение и свойства тел движением и взаимодействием атомов, молекул и ионов, из которых состоят тела. В основе молекулярно-кинетической теории лежат три важнейших положения, которые полностью подтверждены экспериментально и теоретически:
а) все тела состоят из частиц — молекул, атомов и ионов. В состав атомов входят более мелкие элементарные частицы (V 1.5.1. Г);
б) атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывном хаотическом движении;
в) между частицами любого тела существуют силы взаимодействия— притяжения и отталкивания (11.1.4.3°, 4°).
Эти исходные положения подтверждаются явлениями диффузии (II.1.3.Г), броуновского движения, особенностями строения и свойствами жидкостей и твердых тел, а также исследованиями в области физики элементарных частиц.
2°. Атомом называется наименьшая частица данного химического элемента. Каждому химическому элементу соответствуют вполне определенные атомы, сохраняющие химические свойства данного элемента.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся в электрическом поле ядра. Электрический заряд ядра (VI.2.1.1°) равен абсолютной величине суммарного заряда всех электронов атома, поэтому атом является электрически нейтральным (подробнее о строении атома см. VI. 2.1.1°—5°).
3°. Молекулой называется наименьшая устойчивая частица данного вещества, обладающая его основными хи-
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 107
*) О сведениях, приведенных в гш. 4°—7°, см. также VII.4.3°, 4°.
мическими свойствами. Молекула состоит из одного или нескольких атомов одинаковых или различных химических элементов.
Атомы соединяются в молекулу за счет химических связей, основанных на различных взаимодействиях внешних (валентных) электронов (VI.2.9.2°). Число атомов в молекулах изменяется в широких пределах — от двух (СО, O2, NO, H2), трех (CO2, SO2), четырех (NH3) до сотен и даже тысяч. Как и атом, молекула электрически нейтральна, т. е. содержит равное количество электрически заряженных частиц противоположного знака.
4°. Количеством вещества называется физическая величина, определяемая числом специфических структурных элементов — молекул, атомов или ионов (111.3.1.1°),— из которых состоит вещество (см. также VII.4.3°). Так как массы отдельных структурных элементов (например, молекул) отличаются друг от друга, то одинаковые количества разных веществ имеют разную массу. Например, 1026 молекул водорода и 10гБ молекул кислорода считаются одинаковыми количествами вещества, хотя они имеют различные массы, равные соответственно 33,45•1O-3 кг и 531,45 X X Ю-3 кг. Масса не является мерой количества вещества. Единицей количества вещества является моль (VII, табл. VI 1.2), а также кратные и дольные от него единицы.
