Mecanica fluidelor

Mecanica fluidelor studiază legile de echilibru şi mişcarea acestora, precum şi interacţiunea lor când intră în contact cu corpurile solide.

Mecanica fluidelor se împarte în trei părţi:

- Statica fluidelor - studiază legile şi condiţiile de echilibru ale fluidelor şi acţiunea lor asupra solidelor cu care intră în contact;

- Cinematica fluidelor - studiază mişcarea acestora fără a ţine cont de forţele care ar putea interveni să modifice starea de mişcare;

- Dinamica fluidelor - studiază legile de mişcare ale fluidelor şi interacţiunea lor cu corpurile solide.

Fluidele sunt studiate în Mecanica fluidelor ca medii continue, omogene şi izotrope. Un mediu este continuu şi omogen, dacă are aceiaşi densitate în orice punct şi este izotrop dacă prezintă aceleaşi proprietăţi în toate direcţiile. Există puncte, linii sau suprafeţe de discontinuitate în fluide, care prezintă condiţii specifice la limită.

Particula de fluid, de formă oarecare şi de dimensiuni arbitrar de mici, care păstrează caracteristica de mediu continuu în raport cu care se studiază repausul şi mişcarea acestuia. Mărimile fizice (viteză, presiune, densitate, etc.) la un moment dat sunt cele măsurate în centrul de masă al particulei.

Omogenitate şi izotropia permit ca relaţiile stabilite pentru particula de fluid să fie extinse la întreaga masă a fluidului.

În Mecanica fluidelor sunt acceptate urmatoarele modele de fluid:

Fluid uşor (fără greutate);

Fluid ideal (lipsit de vâscozitate, modelul Euler)

Fluid vâscos (modelul Newton);

Fluid incompresibil (fără variaţii de volum la variaţii de presiune, modelul Pascal)

Densitatea

Densitatea într-un punct oarecare al fluidului se defineşte ca fiind masa unităţii de volum:

Greutatea specifică: (γ)

Greutatea specifică este proprietatea fluidelor de care depinde mărimea forţelor masice sau volumice şi se defineşte ca greutate a unităţii de volum.

Greutatea specifică a apei distilate la 4°C şi la presiunea atmosferică este:

Greutatea specifică este legată de densitate prin relaţia:

Compresibilitatea izotermică este proprietatea fluidelor de a-şi modifica volumul sub acţiunea variaţiei de presiune, la temperatură constantă. Compresibilitatea se manifestă sub acţiunea forţelor de suprafaţă (presiuni). Presiunea care determină modificarea de volum este normală la suprafaţa care limitează volumul lichidului.

Există fenomene în Mecanica fluidelor care se studiază ţinând cont de compresibilitatea lor. Este vorba despre lovitura de berbec sau sonicitatea fondată de Gogu Constantinescu în 1916.

Se mai poate defini şi modulul de elasticitate care este inversul modulului de compresibilitate.