1) Какие вещества обладают свойством текучести? Чем объясняется текучесть? 2) Деталь из стали погружена в жидкость (газ) и удерживается неподвижно относительно жидкости (газа). Как направлены силы, с которыми жидкость или газ действуют на поверхность детали?

Ниже — разбор двух задач с пошаговыми объяснениями. Поскольку параметры предмета и класса не указаны, применяю общую физику для средней школы. 1) Какие вещества обладают свойством текучести? Чем объясняется текучесть? - Ответ: текучесть присуща жидкостям и газам. Эти состояния вещества могут деформироваться и течь под действием сил, связанных с сдвигом (пример: вода течёт по сосуду, воздух течёт вокруг крыла). - Объяснение на понятном уровне: - Что такое текучесть: это свойство деформироваться непрерывно под действием приложенных сил сдвига. Моделируется как способность слоёв в веществе скользить друг относительно друга. - Молекулярно: в жидкостях и газах молекулы не образуют прочной кристаллической решётки, могут свободно перемещаться и склеиваться/раздвигаться друг от друга. Поэтому при прикладывании боковой силы слои могут сдвигаться, и вещество начинает течь. - Вязкость: мера сопротивления текучести. Взаимодействия между молекулами создают внутреннее трение (вязкость). При высокой вязкости деформация под тем же напряжением идёт медленнее (медленнее течёт; сирёль — медленно), при низкой — быстрее. - Примеры: воды, масла, воздух — текучие. Жёсткие твёрдые тела (например, сталь) не текут при обычных временах; но в очень долгие времена и при больших нагрузках некоторые твердые вещества могут показывать пластическую текучесть (пример — ледники расплавляются и текут медленно). - Важное дополнение: - Не все вещества в одном и том же виде одинаково текучи: вязкость жидкостей сильно различается (вода текуча, мёд – не очень; воздух — газ — тоже текучий). - Плазменные и некоторые особые состояния можно рассматривать отдельно, но в рамках школьной физики основная идея такая: жидкости и газы текучи. 2) Деталь из стали погружена в жидкость (газ) и удерживается неподвижно относительно жидкости (газа). Как направлены силы, с которыми жидкость или газ действуют на поверхность детали? - Что дано: деталь из стали полностью submerged в жидкости или газе и держится так, чтобы относительная скорость между деталью и жидкостью была нулевой (они движутся вместе в одном кадре). То есть нет относительного движения у границы раздела. - Какие силы действуют на поверхность детали: - Давление: основная сила со стороны жидкости/газа действует нормально к поверхности (перпендикулярно поверхности) и направлена от жидкости к поверхности. То есть давление толкает поверхность внутрь по нормали. - Вязкие силы на границе: если отсутствует относительное движение между жидкостью и поверхностью, то на границе нет скольжения, и вязкая сдвиговая сила на границе практически отсутствует. Поэтому в такой статической или почти статически равновесной ситуации вязкостная (сдвиговая) сила не играет роли. - В случае неравномерного давления по глубине (гидростатическое давление) возникают разности давления на верхней и нижней частях тела, что приводит к вынужденной подъемной силе со стороны жидкости. - Итоговая физика: - Направление сил: давление действует нормально к поверхности, со стороны жидкости; суммарный эффект давлений вокруг тела даёт вынуждающую силу, направленную вверх (это архимедова сила). - Архимедова сила: F_b = ρ_жидкости g V_погружения, направлена вверх. Она равна весу вытесненной жидкости (или газа). - Если тело полостью погружено и неподвижно относительно жидкости, сила давления на поверхность в целом приводит к восприятию подъемной силы. Вес детали может быть больше или меньше этой подъемной силы; если вес выше — деталь может утонуть; если меньше — всплыть. - Коротко по шагам: 1) Условия: непрерывная жидкость или газ, деталь движется вместе с жидкостью (нет относительного движения). 2) На границе поверхности действует давление со стороны жидкости, направленное нормально к поверхности (перпендикулярно поверхности) и внутрь тела. 3) Вязкая сила на границе отсутствует при отсутствии относительного движения. 4) Дифференциация давления по глубине даёт архимедову силу, направленную вверх, F_b = ρ g V. 5) Впрочем, общий результат: силы давления направлены нормально к поверхности; суммарная вынуждающая сила искомая направлена вверх и равна весу вытесненной жидкости. Если нужно, могу привести конкретный пример расчёта: например, деталь объёмом V, погружённая в воду (ρ ≈ 1000 кг/м³), под действием тяжести g ≈ 9.8 м/с². Архимедова сила будет F_b ≈ ρ g V; направление — вверх. Давление на верхней и нижней части будет различаться по глубине, что и обеспечивает этот подъем, и на границе действует нормальная сила давления со стороны воды.