1) Что такое текучесть жидкостей и газов и чем она объясняется? 2) Тарелка погружена в жидкость (газ) и удерживается неподвижно относительно жидкости (газа). Как направлены силы, с которыми жидкость или газ действуют на поверхность тарелки?

1) Что такое текучесть жидкостей и газов и чем она объясняется? - Что это такое - Текучесть — способность жидкости или газа деформироваться и вытекать (течь) под действием приложенной силы, принимать форму сосуда и перемещаться в пространстве. По сути это способность вещества без разрыва держать форму лишь частично, заполнять форму емкости и менять свою поверхность под действием сил. - Как это объясняется на молекулярном уровне - У жидкостей молекулы не связаны друг с другом жёстко как в твёрдом теле, они могут свободно скользить и перекрещивать друг друга слоями. Когда приложена сила-деформация, слои жидкости могут смещаться относительно друг друга, и жидкость начинает течь. Межмолекулярные силы притяжения всё ещё есть, но достаточно слабые, чтобы обеспечить «скольжение». - У газов молекулы движутся очень активно и редко сталкиваются друг с другом; поэтому газ легче сжимается и расширяется, его частицы свободно распространяются и быстро меняют места. Поток газа похож на перемещение большого числа частиц друг к другу и через поверхность, что тоже приводит к текучести. - Вязкость (мера текучести) отражает сопротивление жидкости деформации под действием скорости сдвига. Для Newtonian-жидкостей закон вязкости записывается как τ = μ · (dv/dy), где τ — сдвиговое напряжение, μ — динамическая вязкость, dv/dy — градиент скорости по нормали к поверхности слоя. Чем выше μ, тем «мягче» течёт или, наоборот, сильнее сопротивляется сдвигу. - Разные вещества по-разному ведут себя при изменении температуры: у жидкостей вязкость обычно уменьшается с ростом температуры, у газов — наоборот, вязкость растёт с температурой. Но основная идея остаётся: текучесть возникает из-за того, что молекулы могут перемещаться друг относительно друга и передавать движение через всю жидкость или газ. 2) Тарелка погружена в жидкость (или газ) и удерживается неподвижно относительно жидкости (газа). Как направлены силы, с которыми жидкость/газ действуют на поверхность тарелки? - Основные направления сил - Силы действуют нормально к поверхности тарелки (перпендикулярно ей). Это давление жидкости/газа. - В отсутствие относительного движения между тарелкой и жидкостью (скорость на поверхности одинакова) касательных сил (вязкие сдвиговые напряжения) нет. То есть сдвиговая сила на поверхности равна нулю. - В любой точке поверхности давление направлено внутрь жидкости на поверхностный элемент и против направления нормали к поверхности. - Что это значит на практике - Если тарелка полностью погружена и имеет горизонтальную форму, верхняя часть испытывает меньшее давление, чем нижняя, поэтому суммарная сила тяжела вверх — возникает архимедова (буoyant) сила, равная весу выт displaced fluid: FBuoyancy = ρ·g·V. Направление — вверх. - Если тарелка вертикальная (например, плита, стоящая вертикально), давление со стороны жидкости действует горизонтально на поверхности и может создавать навесной (сжимающий) силу по нормали к поверхности; суммарный эффект зависит от распределения давления по площади. - В любом случае, при отсутствии относительного движения сила на величину элемента поверхности равна p · dA, направленная по нормали к поверхности внутрь или наружу в зависимости от того, с какой стороны действует жидкость. Резюмируя: - Текучесть — это способность жидкостей и газов течь и деформироваться под действием сил, объясняемая устройством молекул: для жидкостей — скольжение слоёв, для газов — свободное движение и передачи импульса через столкновения; вязкость характеризует сопротивление этой деформации. - При погружённой и неподвижной по отношению к жидкости тарелке сила со стороны жидкости действует нормально к её поверхности (давление). При отсутствии относительного движения касательные сдвиговые силы отсутствуют. Различие по направлению и величине давления на разных участках поверхности может приводить к суммарной вертикальной (буйантной) силе или к горизонтальным силам в зависимости от ориентации тарелки.