1、大学物理流体力学 1流体 : 具有流动性的物体。液体和气体都是流体。由连续分布的具有流动性的物体。液体和气体都是流体。由连续分布的流体流体 质量元质量元 组成的。组成的。流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体本身的流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体本身的 静止静止状态和状态和 运动运动 状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。作用和流动的规律。 流体力学中研究得最多的流体是 水 和 空气 。它的主要基础是 牛顿运动定律 和 质量守恒定律 ，常常还要用到热力学知识，有时还用到物理学、化学的基础知识。第四章第四章 流体力学流
2、体力学大学物理流体力学 2流体力学流体质量元流体质量元2. 微观上看为无穷大，不必深入研微观上看为无穷大，不必深入研究流体分子的无规则热运动；究流体分子的无规则热运动；1. 宏观上看为无穷小的一点，有确宏观上看为无穷小的一点，有确定的位置定的位置 、速度、速度 、密度、密度 和和压强压强 等；等；流体动力学 （用 p、 、 h 、 等物理量描述）流体静力学 （用 p、 F浮 、 等物理量描述）大学物理流体力学第一节 流体静力学1.静止流体内部的应力一、流体的压强重要性质：静止流体中的压强与面元的取向无关，它是各向同性的。流体是液体和气体的总称。流体的特点是流动性 ,流体与固体的一个重要区别是它
3、在静态时不可能维持剪切应力。因此 静止流体作用于流体内任一面元上只有法向力或正压力。大学物理流体力学证： 在流体中某点处取直角三角柱形体积元。 yzxplxzylpypx因流体静止，所以：x方向：y方向：当 V=0时：无论流体时静止还是流动，以上结论都成立。大学物理流体力学2、 静止流体中压强的分布：(1) 静止流体中同一水平面上压强相等。(2) 静止流体中高度相差 h的两点间压强差为 gh。SpA pBA BABpApBh大学物理流体力学解：以水面为原点建立坐标轴 oy，取坐标为 y处宽度为 dy的一层液体分析。该层液体的压强为【 例题 4-1】 在密度为 的液体中沿竖直方向放置一个长度为
4、a，宽为 b 的长方形平板，板的上边与水面相齐，求此板的一个面所受液体压力的大小Oydyyab该层液体对板的压力为积分得到整个板的压力为大学物理流体力学【 例题 4-2】 一个水桶绕自身的竖直轴以角速度 旋转，当水与桶一起转动时，求水面的形状。解：在与此桶一起旋转的参考系中，水静止不动，因而可以在此参考系中用流体静力学原理来求解。以平衡的水面与转轴的交点为原点建立坐标系。在水下 h处取底面积为dS，长为 dr的小液体元，由液体元沿径向的平衡条件得phr drO由液体静 压 强 的 规 律可 知 大学物理流体力学将此关系代入上式 得 r=0， z=0，故 C=0z与 r的关系为由此可知，水面呈旋转抛物面形。phr drO大学物理流体力学讨论：设大气密度与压强成正比，求大气压强随高度的变化。设海平面处高度坐标为零， y 轴竖直向上，则：根据题意：积分： 得：如：得：yy p、 p0、 0ody大学物理流体力学二、液体的表面性质液体表面像张紧的弹性膜一样，具有 收缩的趋势 。 （ 1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；（ 2）蚊子能够站在水面上；（ 3）钢针能够放在水面上；（ 4）荷花上的水珠呈球形；（ 5）肥皂膜的收缩；液体表面具有收缩趋势的力，这种存在于液体表面上的张力称为 表面张力 。说明： 力的作用是均匀分布的，力的方向与液面相切； 液面收缩至最小。1、液体的表面张力
