Тиск у рухомій рідині

Уточнимо поняття тиску на випадок рухомої рідини. У разі нерухомою рідини тиск обумовлений стисненням або розтягуванням рідини. Виникаючі при цьому сили пружності, що діють на довільну майданчик всередині рідини, не залежать від орієнтації останньої. Для ілюстрації висловленого твердження проведемо такий експеримент (хоча б уявний).

В якості вимірювача тиску будемо використовувати манометр, що представляє собою маленьку жорстку циліндричну коробку, одна з підстав якої здатне деформуватися (рис. 122). Це підстава назвемо мембраною. Прогин мембрани служить мірою тиску рідини на мембрану. Можна приєднати до коробці вимірювальну трубку. Заповнивши коробку і частково трубку деякої рідиною, отримаємо вимірювач тиску – манометр, висота рівня рідини в трубці пропорційна силі тиску на мембрану. Якщо площа мембрани мала, то описаний прилад дозволяє вимірювати тиск «в точці». При зануренні такого манометра в нерухому рідина свідчення будуть однакові при будь-якої орієнтації мембрани.

Інша справа – показання манометра при його зануренні його в рухому рідину. Зрозуміло, що висота підняття рідини в трубці буде максимальна, якщо площина мембрани перпендикулярна швидкості руху рідини (рис. 123). У цьому випадку сила, що діє на мембрану з боку рідини, буде залежати не тільки від ступеня стиснення рідини, але і від її швидкості. Та частина сили тиску, яка залежить від швидкості потоку, називається динамічним напором. Його поява пов’язана з тим, що наш вимірювальний прилад буде обурювати потік рідини, змушуючи частина рідини змінювати напрямок швидкості, що неминуче призводить до появи додаткової сили тиску. Якщо ж розташувати мембрану так, щоб вектор швидкості рідини був направлений паралельно (по дотичній, тангенціально) вимірювальної мембрані, то обурення руху рідини може бути дуже незначним, тому при такому положенні манометра, його свідчення будуть відповідати тиску, зумовленого виключно стисненням (або розтягуванням) рідини. Виміряне таким способом тиск ми і будемо мати на увазі надалі викладі.

Посилання на основну публікацію