Mecanica fluidelor

Orice substanta care curge se numeste fluid. In aceasta categorie se incadreaza atat lichidele cat si gazele.

Deoarece cu gazele se produc de obicei transformari termice, studiul gazelor se face pe larg la termodinamica. Ca urmare, se face referire in continuare in mod preponderent la lichide.

In cadrul acestui curs se vor studia fluidele omogene si izotrope.

Un fluid este omogen daca densitatea sa are aceeasi valoare in orice punct din volumul ocupat de fluid.

Un fluid este izotrop daca isi pastreaza aceleasi proprietati dupa orice directie care strabate mediul fluid.

Mecanica fluidelor se mai numeste si mecanica mediilor continue, deoarece un fluid umple complet spatiul in care este pus.

Studiul fluidelor se face la nivel macroscopic, in sensul ca o particula fluida contine un numar considerabil de molecule.

Particula fluida reprezinta o portiune de fluid de forma oarecare si dimensiuni arbitrar de mici, dar care pastreaza proprietatile de mediu continuu ale fluidului. De obicei forma particulei este paralelipipedica, fiind adecvata efectuarii unor demonstratii viitoare.

Se deosebesc urmatoarele modele de fluid:

- fluid usor (practic fara greutate): aerul, gazele;

- fluid greu (lichidele, eventual gazele foarte dense);

- fluid ideal - nu are proprietatea de vascozitate;

- fluid real - fluid vascos (modelul Newton);

- fluid incompresibil (modelul Pascal).

Fortele care actioneaza asupra fluidelor sunt de urmatoarele tipuri:

- forte masice exterioare ce actioneaza asupra intregii mase de fluid si sunt datorate unui camp de forte exterioare; de exemplu: campul gravitational, campuri electrice sau magnetice (daca fluidul are particule ionizate - aplicatie la generatoarele magneto-hidro-dinamice);

- forte masice interioare - sunt de tipul actiune-reactiune, se exercita intre doua particule invecinate din fluid si se anihileaza reciproc;

- forte de presiune exterioare - se exercita pe suprafata exterioara a fluidului si sunt, in general, forte de compresiune.

Sunt de tipul fortelor de legatura din mecanica clasica.

- forte de presiune interioare - se exercita de o parte si de cealalta a unei suprafete oarecare ce strabate fluidul (sunt orientate dupa aceeasi directie si de sensuri opuse si deci se anihileaza reciproc).

Conditia de echilibru a unui volum de fluid este:

??=+0pmFF??,

conditie ce se mentine si in cazul in cazul in care fluidul se deplaseaza cu viteza constanta (miscarea uniforma).

Ecuatia de miscare pentru fluidul ideal este:

???=+amFFpm???,

valabila in cazul unei miscari uniform variate.

Corespunde principiului al doilea al mecanicii.

Presiunea intr-un punct din mediul fluid este o marime scalara.

Cu alte cuvinte, din orice directie ne apropiem de punctul respectiv, vom regasi in locul respectiv aceeasi valoare a presiunii.

Proprietatile generale ale fluidelor

1.Densitatea ?

Pentru un fluid neomogen, densitatea este limita raportului dintre masa de fluid din jurul punctului considerat si volumul de fluid corespunzator atunci cand acest volum tinde catre 0, adica:

dvdmvmv=??->?0lim

Pentru un lichid omogen: vm=?