Biofizică mecanică

NOŢIUNI DE MECANICA LICHIDELOR

Cuprinsul cursului

1. Hidrostatica (presiunea hidrostatică, principiul lui Pascal, legea lui Arhimede, densimetrie)

2. Hidrodinamica (ecuaţia de continuitate, ecuaţia lui Bernoulli, vâscozitatea, legea lui Stokes, legea Poiseuille-Hagen, numărul lui Reynolds, curgerea prin tuburi elastice, tensiunea superficială)

Starea de agregare lichidă

Starea de agregare lichidă se caracterizează prin existenţa unor forţe de atracţie importante între particulele constituente, cele de respingere fiind slabe, motiv pentru care, deşi lichidele au volum propriu, nu au formă proprie, ele luând forma vasului în care se află.

Suprafaţa liberă a lichidelor este elastică şi exercită o presiune foarte mare (~109N/m2) asupra interiorului lichidului şi de aceea lichidele sunt practic incompresibile.

HIDROSTATICA (studiul lichidelor în repaus)

Densitatea

Densitatea unui material omogen se defineşte ca fiind masa conţinută în unitatea de volum. Unitatea de măsură pentru densitate este kg/m3 sau g/cm3 (1000 kg/m3 = 1g/cm3). Densitatea se notează cu litera grecească ρ (ro). Conform definiţiei : Vm=ρ

Densitatea relativă a unui material este raportul dintre densitatea lui şi densitatea unui material considerat referinţă, prin urmare, un număr adimensional (fără unitate de măsură). Se poate demonstra că densitatea relativă a unui material este egală cu raportul dintre masa unui corp din acel material şi masa aceluiaşi volum din materialul de referinţă. Pentru corpurile solide şi lichide se ia drept referinţă apa.

Pentru determinarea densităţii relative, în locul raportului maselor unor volume egale ale substanţelor se folosesc greutăţile acestor volume, care, pe aceeaşi verticală sunt direct proporţionale cu masele (conform principiului fundamental al dinamicii, vezi cursul Noţiuni generale de mecanică).

Astfel : G = mg şi pentru referinţă G′ = m′g. Împărţind cele două egalităţi una la cealaltă, obţinem: '''GGmmGGrelativ=⇒=ρ

Densitatea absolută a apei la 4,2oC este egală cu 1 g/cm3, prin urmare masa de apă la această temperatură este exprimată prin acelaşi număr ca şi volumul ei.

Expresia densităţii absolute a unui corp se poate scrie apaGGρρ'=

unde ρapă reprezintă densitatea apei la temperatura de lucru t.