зін -өзі тексеру сұрақтары.

2 ДӘРІС ОҚУЛАР

Дәріс 1. Негізгі физикалық қасиеттер. Гидростатикалық қысым.

Дәріс жоспары:

1. Негізгі физикалық қасиеттері: тығыздық, сығылғыштық, сұйықтар үйкелісі үшін Ньютон заңы, тұтқырлық.

2. Сұйықтырда газдырдың еруі, сұйықтан газ күйіне өтудің шарттары. Қаныққан бу қысымы, кавитация. Идеал сұйықтар моделі.

3. Сұйықтарға әсер ететін күштер.

4. Гидрастатикалық қысым және оның қасиеттері.

 

Сұйық ол физикалық дене, оның түрі және пішіні сақтау қасиеті жоқ және өзі құйылған ыдыс немесе қабықшаның пішінін қабылдайды.

Тығыздық  дегеніміз сұйықтың көлем бірлігіндегі массасы. 

Сұйықтардың алатын көлемі қысым мен температураның өзгеруі кезінде өте аз өзгереді. Температураның өзгеруі нәтижесінде көлемінің өзгеруі температурлық коэффициентімен , ал қысым өзгерген кездегі сұйықтың сығылуы- көлемдік сығылу коэффициентімен  сипатталады. Коэффициенттерінің  және мәні өте аз, және іс жүзіндегі есептерде нөлге тең деп алуға болады, бірақ сұйықтың сығылуын ескеру қажет болатын құбылыстар кездеседі (гидравликалық соққы). 

Тыныштықтағы сұйық күйінің, қатты денеден айырмашылығы, оның жанама кернеуі жоқ, сондықтан ол өзі құйылған ыдыс пішінін қабылдайды. Бірақ әртүрлі жылдамдықпен аққан сұйықтың екі қабатының арасында үйкеліс пайда болады, ол ішкі жанама күштерді ретке келтіреді. Сұйықтың осы қасиеті , яғни сұйық бөлшегінің салыстырмалы қозғалысына қарсылықты немесе кедергі келтіруді тұтқырлық деп атайды.

Белгілі Ньютона заңына бағынатын сұйықтарды ньютондық сұйықтар деп атайды.

.                             

Тұтқырлықтың сипаттамасы болып динамикалық  және кинематикалық  тұтқырлық коэффициенттері табылады.

Аналитикалық зерттеулер жасағанда «идеаль сұйық» деген түсінік жиі кездеседі, онда тұтқырлық толықтай жоқтығымен және оның көлемің абсольютті түрде өзгермеуімен сипатталады. 

Сұйықтардың агрегаттық күйлерін газтәрізді күйге ауыстыруын буғаайналу деп атайды. Сұйық бетінде буғаайналу жүрсе оны булану, ал барлық көлемі бойынша буғаайналуды қайнау деп атайды. Берілген температурада сұйықтың қайнау қысымы қаныққан бу қысымы немесе буғаайналу қысымы  деп аталады.

Қысымның төмендеуімен және температураның өсуімен сұйықтан алдын-ала еріген газдардың біраз бөлігі бөлініп шығады. Егер қысым , сұйықтың көлемінде, қаныққан бу қысымынан аз болса , онда көлем ішінде «қаныққан бумен» толтырылған шарлар пайда болады. Бұл кезде екі фазалы жүйе пайда болады (су қосылған бу шарлары). Мұндай шарлар көлемінің көп болып пайда болуы, сұйықтың тұтастығын бұзуға әкеліп соғады, ол кавитация деп аталады. Бұл шарлар сұйық массасында қозғалалып жүреді, және өте төмен температуралы немесе қысымы жоғары аймаққа түсіп бұзылады немесе жарылады. Шарлардың бұзылуы, шекералық ағын – кавитациялық эрозия қатты қабырға бетінің бұзылуына мүмкіндік беретін қатты соққы әсерінен болады

1. Сұйықтың меншікті салмағы мен тұтқырлығы арасында қандай байланыс бар? Олардың өлшем бірліктерін көрсетіңіздер. 2. Температуралық өсу коэффициенті нені сипаттайды? 3. Сұйықтың сығылғыштығы деген ұғымды қалай түсінесіз? 4. Сұйықтың тұтқырлығы дегеніміз не? 5. Сұйықтың тұтқырлығы температура мен қысымға қалай тәуелді болады? 6. Динамикалық және кинематикалық тұтқырлық коэффициенттері бір-бірімен қалай байланысқан? 7. Динамикалық тұтқырлық коэффициентінің физикалық мәні қандай? 8. «Идеаль» сұйық дегеніміз не, оның қасиеттері қандай? Қандай жағдайларда, іс жүзіндегі есептерде сұйықтарды идеальды деп атауға болады? 9. Сұйықтың қаныққан бу қысымы деп нені айтамыз? Ол неменеге тәуелді болады? 10. «Кавитация» түсінігіне анықтама беріңіз? 11. Гидростатикалық қысым дегеніміз не, оның өлшем бірлігі қандай? Оның негізгі қасиеттері қандай?

 

Ұсынылатын әдебиеттер

Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов және басқалар./ – М.: Машинажасау, 1982. – 423 б. –. 4 – 16 бет;

Шлипченко З.С. Насосы, компрессоры и вентиляторы. – Киев: Техника, 1976. – 368 б. – 5 – 19 бет;

Вильнер Я.М., Ковалев Я.Г., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. – Минск: Жоғарғы мектеп, 1976. – 416 б. –9 – 23 бет.

 

Дәріс 2. Тепе-теңдіктің дифференциал теңдеуі. Қысым күші.

Дәріс жоспары:

1. Тепе-теңдіктегі сұйықтардың дифференциал теңдеуі (Эйлер теңдеуі).

2. Гидростатиканың негізгі теңдеуі, қысымға тең бет.

3. Сұйықтың салыстырмалы тепе-теңдігі.

4. Жазық және қисық сызықты беттердегі сұйықтардың қысым күші..

 

Гидростатиканың жалпы теңдеуі, ол сұйықтардағы массалық және беттік күштер арасындағы байланысты қалыптастыратын дифференциальды Эйлер теңдеуі. Осы теңдеу көмегімен қарапайым және әрі жылдам түрде сұйықтың абсольютті тыныштық жағдайдағы күйінің, сондай-ақ салыстырмалы тыныштық жағдайдағы күйінің, ауырлық күші мен қатар инерция күштері кездесетін практикалық есептерін шешуге болады. Сұйық абсолютті тыныштықтағы күйде болғандағы Эйлер теңдеуінің интегралынан, гидростатиканың негізгі теңдеуін аламыз

,                                              

мұнда  – терңдіктегі сұйық деігейінің салмақтың қысымы. 

Бұл теңдеу Паскаль заңының өрнегі болып табылады, яғни: тыныш қалпындағы сұйықтың кез-келген нүктесіндегі қысым оның көлеміндегі барлық нүктелеріне бірдей таралады.

Қысымды абсолюттік , манометрлік (артықша) –  және вакууметрлік – деп үшке бөледі.

Манометрлік – абсолюттік және атмосфералық қысымдардың өзара айырмасын  көрсетеді .      

Вакууметрлік, немесе вакуум – егер қысым атмосфералыққа жетпейтін болса (қысымның дефициті) .

байланысты сұйықтардағы қысымға тең жазықтық (деңгей жазықтығы),

Қандай пішіндегі ыдыста болмасын сұйық қысымының толық күші келесі формула бойынша анықталады

,

мұнда  – ыдысты толтыру тереңдігі;

         – ыдыстың ауырлық центріндегі гидростатикалық қысым;

       – ыдыс ауданы.

Ркүші әсер еткендегі нүктенің орны

келесі формуламен анықталады

                      

мұнда – күш түскен нүктенің ординатасы, ол сұйықтың тәуелсіз бетінен ыдыс жызықтығын алғанға тең;

 –ыдыс ауданындағы орталық инерция моменті.

Графоаналитикалық тәсілде сұйық құйылған дененің контурына қысымның таралу заңдылығын көрсететін қысым эпюрларын тұрғызады. Қысым күші кеңістіктік эпюрлар көлеміне тең, ал оның векторы осы эпюрдің ауырлық центрі арқылы өтеді

Қисықсызықты беттердегі сұйық қысымының нәтижелік күші үш өзара перпендикуляр құраушылар арқылы Р_x,Р_y,Р_z, ал техникада кеңінен қолданылатын (сфера, цилиндр, конус, тор және тб.) қисық беттердің қарапайым түрлері үшін – екі құраушылар: горизонталь және вертикаль Р_xжәнеР_z арқылы көрсетілуі мүмкін. Горизонталь құраушы қисысызықты беттің вертикаль проекциясындағы қысым күшіне тең. Вертикаль құраушыны анықтау «қысым денесі» деген түсінікпен байланысты, ол қисықсызықты бетте орналасқан сұйықтың нақты көлемін көрсетеді. Қысым күшінің вертикаль құраушысы қысым денесінің бар көлемін алатын сұйықтың салмағына тең. 

Горизонталь құраушының қозғалыс сызығы қисықсызықты беттің вертикаль проекцияның қысым центрі арқылы өтеді, ал вертикаль құраушының қозғалыс сызығы – қысым денесінің ауырлық центрі арқылы өтеді.

 

Өзін-өзі тексеру сұрақтары.

1. Гидростатиканың негізгі теңдеуін жазыңыз? 2. Абсолюттік қысым, манометрлік қысым,  вакуумдік қысым дегеніміз не?  Мұндай қысымдар арасындағы өзара байланыс қандай болады? Вакуумның мүмкін болатын ең үлкен шамасы қандай және ол немен шектеледі? 3. Жазық беттегі сұйықтың қысым күшін қалай анықтайды? 4. Қисықсызықты беттегі нәтижелік қысым күшін анықтау ерекшелігі неде? 5. Қысым центрі дегеніміз не және ол қайда орналасқан? Қысым центрі ауырлық центрімен қай кезде теңеседі? 6. Манометрлік немесе вакуумдық қысымдар болған кезде пьезометрлік жазықтықтың күйі қалай анықталады?

 

Ұсынылатын әдебиеттер:

Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы /Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов және тб./ – М.: Машинажасау, 1982. – 423 б. –17 – 34 бет;

Шлипченко З.С. Насосы, компрессоры и вентиляторы. – Киев: Техника, 1976. – 368 б. –19 – 43 бет;

Вильнер Я.М., Ковалев Я.Г., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. – Минск: жоғарғы мектеп, 1976. – 416 б. – 24 – 49 бет.