Вискозитет на вода WST при различни температури. Воден вискозитет
Вискозитет на вода при различни температури
|
η 10 6 kg / m · s | ||||||||||
|
η · 10 6 kg / m · s |
Таблица 15.5.
Кинематичен вискозитет на някои течности при 20 °(Хадгман.В.D., 1965)
|
Вискозитет, pz. |
Плътност, g / cm 3 |
Кинематич Вискозитет, cm 2 / s |
|
Водата предотвратява промоцията на плувците. В хидродинамиката се изчислява потока на течност, се използва броят на Рейнолдс. Номерът на Рейнолдс е безразмерна стойност, където плътността и вискозитетът на течността, и- скоростта на движението му спрямо тялото и а е някаква дължина.
Правилото, според което структурата на потока близо до телата в същата форма е еднаква, ако същият брой на Рейнолдс не е приложим в случаите, когато става въпрос за поведението на течността близо до свободната му повърхност.
Номерът на Рейнолдс е удобен за изразяване на как 
Стойността, наречена кинематичен вискозитет.
В много случаи е трудно да се измери силите, които действат върху тялото, движещи се в течността. В това отношение аеродинамичните и хидродинамичните тръби се използват за експерименти.
Плъзнете. Задвижението на някакво тяло в течността, забавянето на движението му. Тази сила се нарича фронтална съпротива. Неговата стойност зависи от естеството на течността и върху размера, формата и скоростта на движещото се тяло.
Както показва експерименти в аеродинамичните тръби, устойчивостта на предното стъкло на тялото или различни тела от една и съща форма може да бъде определена по формулата 
където D - устойчивост на предното стъкло, r. - плътност на течността, и- скоростта на движението на течността по отношение на тялото и характеристичната област и C d - стойността, наречена коефициент на предното стъкло, който зависи от формата на тялото и номера на Rainolds.
За съжаление, няма нито един дефиниция А, която би се чувствала удобна с всяка форма на тялото. Използват се следните области:
1) Фронталната област, т.е., площта на проекцията на тялото върху равнината, перпендикулярна на посоката на потока. В случай на цилиндър с височина х.и радиус г.фронтният квадрат ще бъде равен π r. 2 , ако оста на цилиндъра е успоредно на потока и 2RH,ако тя е перпендикулярна на него;
2) площта на най-високата проекция, т.е. прогнози по посока, в която тя ще бъде най-високата площ; Тази сума се използва, когато се занимават с потока около профила на крилото; В сравнение с предната област, тя има предимството, което не се променя, когато профилът е наклонен;
3) Обща телесна повърхност. Трябва да се помни, че в случая на тънка плоча ще бъде общата площ на двете страни.
Ако има съмнения, тогава е важно да се уточни каквотова е от тези зони, използвани при изчисляване на коефициента
На фиг. 15.34 Показват се кривите на зависимостта на коефициента на предното стъкло на номера на Рейнолддс за телата с различни форми.
Всички коефициенти бяха изчислени въз основа на фронталния квадрат.
Номерът на Рейнолдс за всички тела, с изключение на диска, се определя по обичайния начин, измерен в посоката на потока; За диска той се определя с диаметър, въпреки че е разположен перпендикулярно на потока.
Поради липсата на работа на фронталната устойчивост на плувците, ние даваме данни на t.o. Lang, K.S. Норис (1966), Р. Александър (1968), получен при изучаване на делфини. Установено е, че с къси делфини на "хвърляния" могат да развият скорост до 830 cm / s (около 16 възли) и при скорост от 610 cm / s (около 12 възела) може да плава за около 1 min. Делфинът (Turbiopsgilli) има дължина 191 см, така че броят на Ranolds при първия от тези скорости е 830 · 191 / 0.01 \u003d 1.6 · 10 7. Профилът на делфините е добре окуражен. Кожата е много гладка и лишена от коса. Всичко посочва малко количество предно стъкло.
Фиг. 15.34.Зависимостта на коефициента на предното стъкло върху номера на Рейнолдс за диск, разположен перпендикулярно на посоката на нейното движение; За удължен цилиндър, който се движи перпендикулярно на нейната ос; За топка и за тялото на рационализирана форма, движеща се по нейната ос (според R. Alexander, 1970)
Нека се опитаме да преценим величината на предното стъкло за делфин плаващ със скорост от 830 cm / s и захранването, разработено от неговите мускули. Фронталната площ на делфина е дълга 191 см, вероятно е около 1100 cm 2. Коефициентите на предното стъкло за рационализирани тела с броя на Рейнолдс около 1.6-10 7 са близо до 0.055. Заместване на тези стойности в уравнението
Ще открием, че съпротивлението на предното стъкло в нашия делфин е приблизително 1/2 (830) 2 × 1100 · 0.055 \u003d 2.0-10 7 DIN. Мощността е равна на съпротивлението, умножено по скорост, т.е. в този случай, 830 · 2.0 · 10 7 ERG / S, или 1660 W. Въпреки това, мускулите изискват висока мощност, тъй като ефективността на делфините, когато плуването не може да достигне 100%; Ето защо тя едва ли би могла да бъде по-малка от 2000 W. Делфинът тежи 89 кг, от които мускулите, участващи в плуването, вероятно са около 15 кг. Така, силата на мускулите трябва да бъде приблизително 130 w / kg. Той е 3 пъти максималната мощност, която човешки мускули могат да се развият при работа на киргото.
Предното стъкло не е единствената хидродинамична сила, действаща върху телата, които се движат в течността или са в потока. По дефиниция тя има същата посока като скоростта на движение на течности по отношение на тялото. Когато симетричното тяло се движи по оста на симетрията, хидродинамичната сила, действаща върху нея, е насочена директно и е устойчивост на предното стъкло. Но когато симетричното тяло се движи под някакъв ъгъл до оста на симетрията, хидродинамичната сила действа под ъгъл до пътя си. Тя може да бъде разложена в два компонента, единият от които е насочен назад и е съпротивление на предното стъкло, а другият действа под прав ъгъл спрямо първия.
Енергиен плувец.Когато човек плува, той информира някакво количество енергия за преместване (ветроходство) в него. Това създава вълна, която в крайна сметка ще загуби цялата енергия, която я докладва под формата на топлина, а повърхността на водата отново ще стане спокойна. Оценяван по този начин, когато плуването, енергията е перфектна операция плюс топлината, загубена от тялото на плувец.
каране на ски
На ски състезанията има комбинация от свободно плъзгане, отблъскване от ски и пръчки от сняг, мащелости на ръце и крака и хвърляне (движещи се) напред (фиг. 15.35).
Фиг. 15.35.Фази на алтернативното ски (от H.H. бруто)
Безплатен слайд(Фаза i) се осъществява, когато ефектът от триенето в снега и незначителното въздушно съпротивление. За да загубите по-малко скорост, не можете да правите остри движения (ръка или крака), насочени нагоре напред. Безплатни слайд завършва с пръчка върху снега.
Започва плъзгащата фаза с изправяне на опорния крак(Фаза II). Чрез увеличаване на наклона на тялото и натискане на скиорската пръчка се стреми да се увеличи (увеличаване) на скоростта на ски.
Половинтя започва дори (вече), когато ски (фаза III), която с енергично разширение на опорния крак в коляното и тазобедрените стави, бързо губи (гаси) скорост и спира. Рейтингът, започнал във Фаза III, продължава и завършва във фаза IV, придружен от падащо движение на преносимия крак. С края на страната започва изправяне на буталатав колянната става (фаза V), придружена от завършеното отлагане.
Трябва да се отбележи, че с увеличаване на скоростта на движение се променя ритъма на плъзгащата се стъпка (времето на отблъскване на ски се намалява; Hurdhes и изправяне на буталата са по-бързи).
Основата на ски оборудването е алтернативна стъпка с прилепващи пръчки на всяка стъпка. Тя съответства на нормален пробег, който с ски отива в ритмично плъзгане. Push to Ship се дава на мощно отблъскване на съответния крак от снежна основа и натиснете пръчки. Отблъскването винаги започва, когато двата крака са приблизително наблизо. Въпреки това, той е ефективен, ако ски в този момент има достатъчно триене със снежна база поради правилното смазочно средство. Докато левият крак се отблъсква, дясното става плъзгане. В този случай масата на тялото се премества от отблъскващия крак до плъзгането. Скиер-състезателят се плъзга главно на една ски. Само по време на кратък период на отблъскване до крак двата ски едновременно се отнасят до сняг.
Колоездене
Велосипедистът трябва да преодолее три силни страни на съпротивлението (фиг. 15.36):
силата на съпротивлението на предстоящия въздушен поток;
Фиг. 15.36.
Засаждане на велосипедист
Фиг. 15.37.Мускулите, участващи в велосипедистия:
НО- дихателни мускули, b - мускули, участващи в движение на педала надолу, В -мускулите, участващи в хода на педала
Сила на подвижното триене (виж фиг. 6.5, таблица 6.2);
Стартиране на мощност при повдигане на планината.
Външните сили на спортистството се противопоставят на силата на мускулите му, дясното кацане и др.
На фиг. 15.37, показващи мускулите, работещи в процеса на педалите.
Основната пречка за преодоляване на разстоянието е противодействие на въздуха. Колкото по-висока е скоростта, толкова повече силата на съпротивата на предстоящия въздушен поток. Въздушното съпротивление може да бъде намалено по няколко начина.
Сила на съпротивление на въздушния поток е. б.
А - размера на повърхността на съпротивата, която може да бъде променена чрез кацане;
До С - коефициента на съпротива, която зависи от рационализирането на фигурата на велосипедиста и от размера на повърхността на облеклото;
- плътността на въздуха, която е приблизително постоянна на равнината, а в планинските райони са малко по-ниски;
V 2 - Скост квадрат. Следователно въздушното съпротивление нараства, не е пропорционално на скоростта на велосипедиста, но много по-силен.
С предстоящия вятър тази сила се увеличава с преминаването - намалява, което дава намаление или увеличаване на скоростта. За да се намали силата на съпротивата на предстоящия въздушен поток, е необходимо да се седне, така че повърхността (A) да приемате, е сравнително малка. В спринта - за предпочитане е да се извърши (приемане) хоризонтално кацане. За да се намали съпротивлението на въздуха, се използват специални каски и рационализирани костюми (гащеризони).
При скоростта на преместване на велосипедиста влияе на подвижната фрикционна сила (триене на гумите на покритието на магистралата). По-трудният велосипедист, толкова повече триене, както и дебелината на гумата и по-малко те се изпомпват - толкова по-търкалящо триене. Влияние на скоростта на велосипедиста е и качеството на покритието на магистралата, размера на колелата.
Сила на търкане триене Е. м. r. зависи от следните фактори:
- Е. н. - нормалната сила съответства на теглото на спортист с велосипед, ако е насочен перпендикулярно на повърхността, при която се случва движение;
- r. - радиус на колелата;
- е. - разстоянието между теоретичната точка на поддръжката на гумите и действителната точка за посрещане на гумата с повърхността, при която се движи. Оттук имаме формулата:
Засаждането на велосипедист по време на магистралата трябва да бъде най-рационализирано и в същото време да не се намесва в работата на вътрешните органи (фиг. 15.38). Засаждането на велосипедист на асансьор може да бъде такъв: 1) четки за ръце на спирачни лостове; 2) Четки в кормилния център, закопчат по-долу; 3) ситуацията, в която се прехвърля центърът на тежестта на тялото.
По време на повишаването скоростта е малка, решаващата роля придобива силата на сътрудничество и съпротивлението на предстоящия въздушен поток може да бъде пренебрегван.
Фиг. 15.38. Засаждане на велосипедист с състезания по магистрала
За сблъскване на властта (F.), следните фактори са решаващи:
Г.- общото тегло на спортиста с велосипед;
л. - дължина на пътя;
х.- Височина на повдигане с 100 m
Колкото по-голямо е теглото на спортиста с велосипеда и пребиваването на повдигането (например, когато височините от 6 m на 100 m от повишаването - 6%), толкова по-голяма е силата на преследване.
При извършване на завъртането възниква центробежна сила, чиято стойност зависи от трите фактора: 1) от повече скорост и теглото на спортиста с машината и по-малко радиуса на закръгляването, толкова повече центробежна сила; 2) За да се противопостави на центробежната сила, трябва да се обляга заедно с велосипеда към кръговото движение. На фиг. 15.39 показва центробежната сила и посоката на взаимодействие на други сили, произтичащи от преминаването на вируса; 3) В зависимост от формата на лупата и скоростта е необходимо да се наклони, така че ъгълът между велосипеда и повърхността на пистата варира от 70 ° до 110 °. В перфектната версия тя трябва да бъде 90 °.
Но в някои ситуации състезателят трябва бавно да върви по пътеката бавно, например, в спринт, раса на чифт група и т.н. В тези случаи, с твърде малка скорост, можете да паднете, тъй като колелото ще се промъкне. С бавно пътуване или опит за изцяло спиране на центробежните сили са незначителни или дори равни на нула, което означава да се наклони на светлинния орган е невъзможно.
Фиг. 15.39.Сили, действащи на велосипедист при преминаване на вируса: F-центробежна сила, Е. Х. - нормална сила, R. - резултат, α - ъгъл на песните на пистата, Е. C - сила на подлагане, β - ъгъл на наклона
Предимството на ездата отгоре е способността да се използва сблъсък (FC) за значително увеличаване на скоростта. Силата за подлагане е пряко пропорционална на височината на кривата з)и теглото на велосипедиста с машината (ж).
По-трудният спортист и по-висшият е на Prieese, толкова по-голяма е силата на преследване. Предимството ще бъде отстрани на ездача, ако при напускане на завършената завой ще бъде в горната си част на същото ниво с противника.
Прескачане
Когато скачате двата крака, след като се огъвате в главните съединения (бедро, коляно, глезена), те се изправят с бързо и силно съкращение на екстензори и паднаха от земята до тласък, който се предава на тялото. В същото време скокът или изпълнен на място - тялото се издига във вертикалната посока, или тялото се съобщава напред и нагоре (фиг. 15.40).
Фиг. 15.40. Дълги скокове от бягане
Дълги скокове от бягане.Колкото по-бързо работи човек, толкова по-далеч може да скочи. Кинетичната енергия на движение може да се използва и за скок на височина. В този принцип скокове за полюсите се основават на (G.H. Dyson, 1962).
Преди скока центърът на тежестта вече е на височина около 90 см над земята и по време на скока се оказва само малко над дъската. Например, при използване на метода на западния рол, центърът на тежестта (CT) на тялото може да се повиши над лентата на височина около 15 cm (G.H. Dyson, 1962).
Когато човек скача "от мястото", всеки от мускулите, участващи в този закон, се намалява само веднъж. Максималната сила, разработена от мускула, е пропорционална на площта на напречното му сечение. Възможното скъсяване на мускула е пропорционална на дължината му. Следователно работата, която тя може да изпълнява по време на еднократна редукция, е пропорционална на продукта с дължината му върху площта на напречното сечение, т.е. неговия обем. Мускулите на същия обем (или тегло) са способни да направят същата работа. Представете си сега животно, масата на която t,и мускулите, участващи в скока - маса t "Нека тези мускули в едно намаление могат да работят Км ".Тази работа е равна на кинетичната енергия, която тялото на животното придобива, когато Земята е разделена:
където и - скорост по време на разделянето. Ако животното скочи вертикално, щеше да се издигне до височина. В случай на скок под ъгъл от 45 ° ще бъде потънал на разстояние 
от началната точка. Ето защо може да се очаква, че различни животни, в които масовите съотношения, използвани при скачане на мускулите към общото тегло на тялото, са равни (които са равни на стойностите), могат да скочат към една и съща височина и на същото разстояние независимо от размерите на тялото.
Нека се опитаме да продължим от други предположения за мускулите. Предполагаме, че способността за извършване на скокове е ограничена до максималната мощност, която мускулите могат да се развият и че единицата на масата на мускулната тъкан може да развие енергия Ki.Нека по време на началото на мускулите да се намали до дъното на краката от земята, центърът на тежестта (CT) на животното се придвижва към разстоянието л.. За повечето животни л. Това ще бъде малко по-малко дължина на краката. Вече знаем, че по време на отделянето от земята трябва да се извърши работа. Да намерим необходимата сила, трябва да разделим тази работа за известно време t,за които се произвежда. Преминаване по пътя / по време на t, животното увеличава скоростта му от 0 до УлавянеДа предположим, че ускорението е постоянно и използва уравнението. Тогава получаваме
(15.8)
Силата, необходима за извършване на операцията, е времето и силата, която може да развие мускулите, използвани, когато скачането е равно на Км. 1 . Оттук
Ако животното се отстранява при тази скорост от земята вертикално нагоре, тя достига височина.
Ако излезе под ъгъл от 45 °, той ще скочи над разстоянието 
.
За животни от различни стойности, но със същата относителна маса на мускулите, използвани при скачане, най-голямата височина и дължината на скока трябва да бъдат пропорционални на пътя на ускоряване (т.е. пътят, по който скоростта се увеличава равномерно от 0 до и)по степен 2/3. Спортистът може да скочи в дължина до 8 m. С помощта на формулите, обсъдени по-горе, можем да определим приблизително първоначалната скорост, с която спортистът трябва да се откъсне от земята (скорост на разделяне). В случай на оптимален ъгъл на разделяне от земята при 45 °, необходимата скорост се определя
от уравнението 
\u003d 800, от тук
и = (15.10)
Следователно, скоростта на разделяне от Земята е 885.8 cm / s, без да се вземат предвид съпротивлението на въздуха.
Ако ъгълът на разделяне е 55 °, и разстоянието за скок е същото, тогава спортистът трябва да се откъсне от земята в скоростта, която може да бъде намерена от уравнението
Ако в същото време ускорението е постоянно, то може да се изчисли по формулата:
(913) 2 \u003d 2А · 4, (15.13)
но\u003d 104196 cm / sec 2.
Ако масата на тялото на спортиста е равна на m грама, тогава, за да се даде такова ускорение, би било необходимо да се принуди 104 196 м диван. Една Дина е необходимата сила, за да се информира масата в 1 g ускорение, равна на 1 cm / c2 (т.е. увеличава скоростта му с 1 cm / s в секунда).
Фиг. 15.41.. Гмуркане.
и - от предната багажник, огънете огънато напред; - от предната багажник на един и половина завой на "лятото"; в -половин обрат назад с два и половина винта
Гмуркане
Скачането във вода принадлежи към технически и композитни спортове и включва скокове от трамплин и от кулата. Скачането се извършва от предната или задната стойка, с ротационни движения, винтове, скачат от багажника в четките и др. (Фиг. 15.41).
Основният елемент на оборудването, скачащ от трамплин и кула, се движи, тласка, фазата на полета и входа на водата.
Извършването на целия скок зависи от натиска. В същото време последващият път на полета се определя от последващата траектория на спортиста, няма да може да се променя по време на фазата на полета. Фазата на полета започва по време на излъчването на крака от дъската или от мястото и завършва с докосване на повърхността на водата. Фазата на полета се въвежда от импулс, който определя оптималния път и движението на полета. Основното изискване за входа на водата е вертикалното положение на потомството на тялото спрямо повърхността на водата, за да влезе в водата почти без пръски.
Изстрел
Последователността на движенията чрез натискане на ядрото може да бъде описана чрез разделяне на упражнението в три фази: скок, завъртане на тялото и изправяне на ръката (фиг. 15.42). Обхватът на ядреното поле зависи от пътя на ядрото, от началната точка, докато ядрото се освободи, скоростта на скока (т.е. в първата фаза на упражнението), скоростта на ядрото на ядрото се изправя, височината на ядрената част освобождаване, масата на спортиста и др.
Фиг. 15.42.
Изстрел
бутане на ядрото)
S. Francis (1948) разкри, че средната височина на ядрото е 152 mm над средния ръст на изследваните спортисти (183 см).
Вдигане на тежести
Вдигане на тежести- Спорт, изискващ висока точност на възпроизвеждане на упражнения като системи за движение. Суитите за повдигане (повдигане) на тежести (пръчки) са свързани с такива спортове, в които се играе решаваща роля в същата степен физическа сила и техника.
Упражненията за развитие на сила са доста разнообразни, те могат да бъдат изпълнени с помощта на пръчка, Girome, гири, сцепчески черупки (симулатори) и т.н. Тези упражнения са се доказали в много спортове и служат за атлети за развитие на сила и издръжливост (високо качества за сигурност). Големите упражнения за теглото се използват главно за развиване на максимална сила и с помощта на упражнения с висока скорост се развива високоскоростна мощност, т.е. високоскоростни качества.
Целта на пръчката е повишаването на пръчката, като същевременно се поддържа равновесието на тялото върху малка зона за подпомагане по време на движението на възстановяване. В същото време движението се различава от фазата на повдигане към фазата на поддръжка. В определено време се изисква относително малка сила за въздействието върху бара, за да се направят необходимите промени в стабилността на краката по време на задържането на пръчката. Силата се използва във вертикалната посока, но тъй като пръчката описва кривата под формата на буквата на тялото на тялото, хоризонталните сили също могат да влязат в сила. Ускоряването на пръчката зависи от количеството сила, която го засяга, както и от масата на снаряда. Колкото по-малко е масата на снаряда, толкова по-голяма е скоростта с равна употреба на сила и обратно. Постигната максимална скорост е решаваща за така наречената височина на сцеплението на бара.
Силите, действащи върху системата "пръчка - корпус", трябва да се използват в основния период на тягата само за необходимите пренареждания на части от тялото на тялото от фазата на повдигане към подкопаването. Въздействието на мускулната сила върху лентата причинява еластична деформация на пръчката. В снаряда има така наречените еластични сили. Те допринасят за ускоряването на пръчката и надеждното движение на него. Родът трябва да използва еластичното действие на бара, да развие известно чувство за ритъм по време на обучението.
При преместване на пръчката, спортистът достига и преодолява различни сили: а) теглото на пръчката (силата на гравитацията); б) силата на инерцията на пръчката, която зависи от масата и от скоростта на пръчката; в) силата на тежестта и силата на инерцията на собственото им тяло.
Тези фактори са решаващи критерии за оценка на техниката и силите на спортиста. Разработването на техники за упражнения допринася за развитието на правилната поза.
Най-важните упражнения включват клякам и накланяйте с барбел на раменете (фиг. 15.43). На фиг. 15.44 Образованието е показано на правилната (нормална) поза при извършване на упражнения с тежест.
Координацията на движението на тежести е възпрепятствана в резултат на някои фактори:
1. Трудности при повдигане на лимитния прът - това е сложен фактор: а) спортист през цялото време е принуден да промени теглото на повдигнатия пръчка, което води до промяна на координацията на мускулните напрежения; б) Спортистът няма способността да повтаря идиот и тласък с конкурентните тегла на теглото на пръчката поради граничния характер на товара.
Фиг. 15.43.Натоварването на гръбначния стълб, когато е взето на пръчката: a - неправилно; б.- дясно
Фиг. 15.44.Упражнение с тежест: А - право; B - Неправилно
2. Значителни смени в крещящата готовност на тежести в процеса на обучение са причинени съответно за промяна на техниката на повдигане на пръта поради големи промени във вътрешните сили в системата на състезателя.
3. Краткостта на всички упражнения или отделни части ограничава възможността за корекция на текущите движения въз основа на функционирането на обратната връзка.
За развитието (обучението) силата на тези или други мускули е важна, е първоначалната позиция на спортист. На фиг. 15.45 показва кляк на спортист с барбол с тегло 50 кг на раменете в една от пози и моментът на действие, действащ в отделни стави, ще бъде бутилирано (Таблица 15.6), въпреки че силата на пръчката е навсякъде и е същото - 50 кг.
Таблица 15.6.
В състояние на равновесие, различните фази на веществото са в покой един спрямо друг. С тяхното относително движение ще се появи спиране (вискозитет), което се стреми да намали относителната скорост. Механизмът на вискозитет може да бъде намален до обмена на поръчано движение на молекули между различни слоеве в газове и течности. Появата на вискозни триещи сили в газове и течности принадлежат към трансферните процеси. Вискозитет solid Tel. Той има редица съществени характеристики и се разглежда отделно.
Дефиниция
Кинематичен вискозитет Определят като съотношение на динамичния вискозитет () към плътността на веществото. Обикновено е буквата (NU). След това математично определяне на коефициента на кинематичния вискозитет, който пишем като:
къде е плътността на газа (течност).
Тъй като в експресията (1) плътността на веществото е в знаменателя, след това, например, уволненият въздух при налягане 7,6 mm Hg. Изкуство. И температурата от 0 ° С има кинематичен вискозитет от два пъти по-голям от глицерин.
Кинематичният вискозитет на въздуха при нормални условия често се счита за равен, така че при движение в атмосферата законът на Stokesa се прилага, когато продуктът на радиуса на тялото (cm) при неговата скорост () не надвишава 0.01.
Често се счита, че кинематичният вискозитет на водата при нормални условия е около, така че при движение във водата се използва законът, когато продуктът на радиуса на тялото (cm) при скоростта му () не надвишава 0.001.
Кинематичен вискозитет и номера на Рейнолдс
Рейнолдс (Re) са изразени с кинематичен вискозитет:
къде - линейни размери на тялото, движещи се в веществото - скоростта на тялото.
В съответствие с израза (2) за тялото, движеща се с постоянна скорост, броят намалява, ако кинематичният вискозитет нараства. Ако номерът е малък, тогава в предния импеданс на силите на вискозното триене доминират силите на инерцията. Обратно, голям брой рейнолдс, които се наблюдават с малки кинематични вискозитети, посочват приоритета на инерционните сили над триенето.
Номерът на Ranolds не е достатъчен за дадена кинематична стойност на вискозитета, когато малки размери на тялото и скоростта на движението му.
Единици за измерване на коефициента на кинематичния вискозитет
Основната единица за измерване на кинематичния вискозитет в системата SI е:
Примери за решаване на проблеми
Пример 1.
| Задачата | Металната топка (плътността му е равна) равномерно попада в течността (плътността на течността е кинематичен вискозитет). С това, което максималният възможен диаметър на топката ще остане ламинар? Помислете, че преходът към турбулентен поток се случва при Re \u003d 0.5. За характеристики, за да се вземе диаметъра на топката. |
| Решение | Нека направим чертеж Използвайки втория закон на Нютон, ние получаваме изразяване: къде - силата на архимедите е силата на вискозното триене. В проекцията на ос Y, уравнението (1.1) ще бъде под формата: В същото време имаме: Където:
Заместващи резултати (1.3) - (1.5) в (1.2), ние имаме: \\ t Номерът на Рейнолдс се определя в нашия случай като:
|
Коефициентът на вискозитет е ключовият параметър на работния флуид или газ. В физически термини Вискозитетът може да се дефинира като вътрешно триене, причинено от движението на частици, съставляващи маса от течна (газообразна) среда, или, по-просто устойчивост на движение.
Какво е вискозитет
Най-простият дефиниране на вискозитета: същото количество вода и масло се излива едновременно в гладка наклонена повърхност. Водата тече по-бързо от петрола. Тя е по-течна. Преместването на масло се намесва бързо бързо изтощаващо триене между молекулите (вътрешно съпротивление - вискозитет). Така вискозитетът на течността е обратно пропорционален на неговата плавност.
Коефициент на вискозитет: формула
В опростена форма, процесът на движение на вискозна течност в тръбопровода може да се обмисли под формата на плоски успоредни слоеве А и В със същата повърхност S, разстоянието между което е H.
Тези два слоя (А и В) се преместват при различни скорости (V и V + ΔV). Слой има най-голямата скорост (V + ΔV), включва слой В, който се движи с по-ниска скорост (V). В същото време, слоят B се стреми да забави скоростта на слоя А. Физическото значение на коефициента на вискозитет е, че триенето на молекулите, представляващи резистентността на слоя от потока, образува силата, която е описана следната формула, описана:
F \u003d μ × s × (ΔV / h)
- ΔV е разликата в скоростта на движение на течни потоци;
- н е разстоянието между слоевете на флуидния поток;
- S е повърхностната площ на слоя за потока на флуида;
- μ (MJ) е коефициент в зависимост от се нарича абсолютен динамичен вискозитет.
В единици за измерване на системата на формулата, тя изглежда така:
μ \u003d (f × h) / (s × ΔV) \u003d [pa × c] (pascal × секунда)
Тук F е тежестта на обема на работната течност.
Стойност на вискозитета
В повечето случаи коефициентът се измерва в Centipuamas (SP) в съответствие със системата на SGS единици (сантиметър, грам, втори). На практика вискозитетът се свързва със съотношението на масовата течност до нейния обем, т.е. с плътност на течността:
- ρ - плътност на течността;
- m - маса от течност;
- V е обемът на течността.
Съотношението между динамичния вискозитет (μ) и плътността (ρ) се нарича кинематичен вискозитет ν (ν - на гръцки - nu):
ν \u003d μ / ρ \u003d [m 2 / s]
Между другото, методите за определяне на коефициента на вискозитет са различни. Например, кинематичният вискозитет все още се измерва в съответствие със системата SGS в сортовете (CST) и в стойностите на долищата - Stokes (ST):
- 1-ва \u003d 10 -4 m 2 / s \u003d 1 cm 2 / s;
- 1SST \u003d 10 -6 m 2 / s \u003d 1 mm 2 / s.
Определяне на вискозитета на водата
Коефициентът на вискозитет на водата се определя чрез измерване на времето на потока на флуида през калибрираната капилярна тръба. Това устройство е калибрирано с помощта на стандартен известен вискозитет на течността. За да се определи кинематичният вискозитет, измерен в mm 2 / s, времето на потока на флуида, измерено за секунди, се умножава чрез постоянна стойност.
Вискозитетът на дестилирана вода се използва като уред за сравнение, чиято стойност е почти постоянна дори когато температурата се променя. Коефициентът на вискозитет е съотношението на времето за секунди, което е необходимо за фиксирания обем дестилирана вода за изтичане на калибрирания отвор до подобна стойност за тестната течност.
Вискомци
Вискозитетът се измерва в градуси на Englera (° E), универсални секунди на SAUS ("SUS) или градуси на Redwood (° RJ) в зависимост от вида на използвания вискозиметър. Три вида визометри се различават само в получената течна среда .
Вискометричният, измерващ вискозитета в европейското звено на степента на Englera (° E), се изчислява за 200 cm 3, произтичащи от течната среда. Вискометричният, измерващ вискозитета в универсалните секунди на SSU ("SUS или SSU), използван в САЩ, съдържа 60 cm 3 тест течност. В Англия, където се използват удържани степени (° RJ), вискометърът извършва измерване на вискозитет от 50 cm 3 течност. Например, ако 200 cm 3 от определено масло тече десет пъти по-бавно от подобно количество вода, вискозитетът на Engeru е 10 ° E.
Тъй като температурата е ключов фактор, който променя коефициента на вискозитета, измерванията обикновено се провеждат първо при постоянна температура от 20 ° С и след това при по-високи стойности. Така резултатът се изразява чрез добавяне на подходяща температура, например: 10 ° E / 50 ° C или 2,8 ° E / 90 ° C. Вискозитетът на флуида при 20 ° С е по-висок от неговия вискозитет при по-високи температури. Хидравличните масла имат следния вискозитет в съответните температури:
190 CST при 20 ° C \u003d 45.4 CST при 50 ° C \u003d 11.3 CST при 100 ° C.
Превод на ценности
Определението за коефициент на вискозитет се осъществява в различни системи (американски, английски, SGS) и поради това често е необходимо да се превеждат данни от една размерена система на друга. За да прехвърлите стойностите на вискозитета на течността, изразени в степените на Englera, в центровете (mm 2 / s) използват следната емпирична формула:
ν (cst) \u003d 7.6 × ° E × (1-1 / ° E3)
Например:
- 2 ° E \u003d 7.6 × 2 × (1-1 / 23) \u003d 15.2 × (0.875) \u003d 13.3 CST;
- 9 ° E \u003d 7.6 × 9 × (1-1 / 93) \u003d 68.4 × (0.9986) \u003d 68.3 CST.
За да се определи бързо стандартният вискозитет на хидравличното масло, формулата може да бъде опростена, както следва:
ν (USC) \u003d 7.6 × 1 e (mm 2 / s)
Като кинематичен вискозитет ν в mm 2 / c или cst, той може да бъде преведен в динамичен коефициент на вискозитет μ, като се използва следната зависимост:
Пример. Обобщаване на различни формули за превода на степените на Englera (° E), Sortistoks (CST) и Santipoise (SP), предполагам, че хидравличното масло с плътност р \u003d 910 kg / m 3 има кинематичен вискозитет 12 ° E, които в единици CST са:
ν \u003d 7.6 × 12 × (1-1 / 123) \u003d 91.2 × (0.99) \u003d 90.3 mm 2 / s.
Тъй като 1CST \u003d 10 -6 m 2 / s и 1sp \u003d 10 -3 n × c / m 2, тогава динамичният вискозитет ще бъде равен на:
μ \u003d ν × ρ \u003d 90.3 × 10 -6 · 910 \u003d 0.082 n × c / m 2 \u003d 82 sp.
Коефициент на вискозитет на газ
Той се определя от състава (химичен, механичен) газ, действащ при температура, налягане и се използва при газоразпределителни изчисления, свързани с движението на газ. На практика вискозитетът на газовете се взема предвид при разработването на газови депозити, където изчисляването на промените в коефициентите в зависимост от промените в газовия състав (особено подходящ за газови кондензатни отлагания), температура и налягане.
Изчислете коефициента на въздушния вискозитет. Процесите ще бъдат подобни на тези, обсъдени над две водни потоци. Да предположим, паралелно, два газови флюс U1 и U2 се движат, но при различни скорости. Между слоевете ще се появят конвекция (взаимно проникване) на молекули. В резултат на това пулсът на движещ се по-бърз въздушен поток ще намалее и първоначално се движи по-бавно - за ускоряване.
Коефициентът на вискозитет на въздуха, съгласно закона на Нютон, се изразява по следната формула:
F \u003d -h × (du / dz) × s
- du / dz е градиент на скоростта;
- S - областта за експозиция;
- Коефициентът Н е динамичен вискозитет.
Индекс на вискозитет
Индексът на вискозитет (IV) е параметър, който корелира промяната във вискозитета и температурата. Зависимостта на корелацията е статистическа връзка, в този случай две стойности, при които температурната промяна е придружена от системна промяна във вискозитета. Колкото по-висок е индексът на вискозитета, толкова по-малка е промяната между двете стойности, т.е. вискозитетът на работния флуид е по-стабилен, когато температурата се променя.
Вискозитет на маслата
При основите на съвременните масла, индексът на вискозитет е под 95-100 единици. Ето защо, в хидравлични системи на машини и оборудване могат да се използват достатъчно стабилни работни флуиди, които ограничават широкия смяна на вискозитета в критичните температури.
"Благоприятният" коефициент на вискозитет може да се поддържа чрез въвеждане на специални добавки (полимери) към масло, получени, когато те увеличават индекса на вискозитета на маслата чрез ограничаване на промяната в тази характеристика в допустимия интервал. На практика, с въвеждането на необходимия брой добавки, индексът за вискозитет нисък базов вискозитет може да бъде увеличен до 100-105 единици. По същото време, така получената смес влошава свойствата му при високо налягане и термично натоварване, като по този начин намалява ефективността на добавката.
При захранващи вериги на мощни хидравлични системи трябва да се прилагат работни флуиди с индекс на вискозитет от 100 единици. Работните течности с добавки, които увеличават индекса на вискозитета, се използват в веригите на хидравличния контрол и други системи, работещи в диапазона за ниско / средно налягане, в ограничен интервал на промяна на температурата, с малки течове и в периодичен режим. С увеличаването на налягането вискозитетът се увеличава, но този процес възниква при налягания над 30.0 mPa (300 bar). На практика този фактор често се пренебрегва.
Измерване и индексация
В съответствие с международните стандарти ISO, коефициентът на вискозитет вискозитет (и други течни носители) се експресират в центрокси: CST (mm 2 / s). Измерването на вискозитета на технологичните масла трябва да се извършва при температури от 0 ° С, 40 ° С и 100 ° С. Във всеки случай вискозитетът трябва да бъде посочен в маркировката на малката марка при 40 ° C. В Gost стойността на вискозитета се дава при 50 ° С. Марките, които най-често се използват в инженерната хидравлика, варират от ISO VG 22 до ISO VG 68.
Хидравлични масла VG 22, Vg 32, Vg 46, VG 68, VG 100 при температура 40 ° C имат стойности на вискозитет, съответстващи на тяхната маркировка: 22, 32, 46, 68 и 100 CST. Оптималният кинематичен вискозитет на работния флуид в хидравличните системи се намира в диапазона от 16 до 36 CST.
Американското общество на автомобилните инженери (SAE) инсталира диапазоните за промяна на вискозитета при определени температури и им присвоява съответните кодове. Фигурата след буквата W е абсолютен динамичен коефициент на вискозитет μ при 0 ° F (-17.7 ° С) и кинематичният вискозитет ν се определя при 212 ° F (100 ° С). Тази индексация се отнася до всички сезонен масла, използвани в автомобилната индустрия (предаване, двигател и др.).
Ефект на вискозитет за работа на хидравликата
Определянето на коефициента на вискозитет на течността е не само научен и когнитивен интерес, но и носи важно практическа стойност. В хидравличните системи работещите течности не само предават енергия от помпата към хидродинатори, но и смазват всички компонентни части и разглобени топлина от двойки триене. Не е подходящ вискозитет на течността, който може сериозно да наруши ефективността на цялата хидравлика.
Висшият вискозитет на работната флуид (много високо плътно масло) води до следните негативни явления:
- Повишената устойчивост на потока на хидравличната течност причинява прекомерен спад на налягането в хидравличната система.
- Забавят скоростта на управление и механичните движения на изпълнителните механизми.
- Развитие на кавитацията в помпата.
- Нула или прекалено ниска изолация на въздуха от масло в хидравлик.
- Хидравлика за очертаема енергия (намаляване на ефективността) поради високите енергийни разходи за преодоляване на вътрешното триене на течността.
- Увеличен въртящ момент на основния двигател на двигателя, причинен от нарастващия товар върху помпата.
- Увеличаването на температурата на хидравличната течност, генерирана от повишено триене.
По този начин физическото значение на коефициента на вискозитет е неговото влияние (положително или отрицателно) върху компонентите и механизмите на превозни средства, машинни инструменти и оборудване.
Хидравлична система за загуба на енергия
Нисък вискозитет на работната флуид (масло с ниска плътност) води до следните негативни явления:
- Падането в обемната ефективност на помпите в резултат на увеличаване на вътрешните течове.
- Увеличаване на вътрешните течове в хидрокомпонентите на цялата хидравлична система - помпи, клапани, хидравлични дистрибутори, хидромотори.
- Повишено износване на изпомпващи възли и заглушаване на помпи поради недостатъчен вискозитет на работния флуид, необходим за осигуряване на смазване на триещите части.
Свиваемост
Всяка течност под налягане се компресира. По отношение на маслата и охлаждащата течност, използвани в инженерната хидравлика, е емпирично установена, че процесът на компресия е обратно пропорционален на величината на масата на течността върху неговия обем. Мащабът на компресията е по-висок за минералните масла, значително по-нисък за вода и е много по-нисък за синтетични течности.
В прости хидравлични системи с ниско налягане, сгъстяването на течността е отрицателно малко влияние върху намаляването на първоначалния обем. Но в мощни машини с хидравлика с високо налягане и големи хидравлични цилиндри, този процес се проявява за забележимо. Хидравлично при налягане 10.0 mPa (100 bar) обем намалява с 0.7%. В същото време кинематичният вискозитет и вид масло се влияят от промяната в обема на компресията.
Изход
Дефиницията на коефициента на вискозитет позволява да се предскаже работата на оборудването и механизмите при различни условия, като се вземат предвид промяната в състава на течността или газа, налягането, температурата. Също така контролът на тези показатели е от значение в петролната и газовата сфера, комуналните услуги, други индустрии.
Вискозитет на течности | Вискозитет на вода, мляко, бензин, масло, алкохол
Дата:2008-12-10
Вискозитет - Имотът на течността да се съпротивлява с относително движение (смяна) на течни частици. Този имот се дължи на появата на вътрешно триене в движещата се течност, защото те се проявяват само когато се премества поради наличието на съединителя между молекулите му. Характеристиките на вискозитета са: коефициент на динамичен вискозитет μ и кинематичен коефициент на вискозитет ν .
Устройството за динамичен коефициент на вискозитет в системата SGS е PUAZ (р): 1 n \u003d 1 dina · c / cm2 \u003d 1 g / (cm · s). Стотици дял на POUASE се нарича сорт (SP): 1 SP \u003d 0,01P. В системата ICGSS единицата на динамичен коефициент на вискозитет е KGF · C / m 2; В системата SI - PA · s. Комуникацията между единиците е както следва: 1 n \u003d 0.010193 kgf · c / m 2 \u003d 0.1 pa · s; 1 kgf · c / m 2 \u003d 98.1 n \u003d 9.81 pa · s.
Кинематичен коефициент на вискозитет
ν = μ /ρ,
Единството на коефициента на кинематичния вискозитет в системата SGS е Stoccc (артикул), или 1 cm 2 / s, както и центрокс (CST): 1 CST \u003d 0.01 TBSP. В системите ICGSS и SI, единиците на кинематичния коефициент на вискозитет са m 2 / s: 1 m 2 / s \u003d 10 4 чл.
Вискозитетът на течността с увеличаване на температурата намалява. Ефектът от температурата на коефициента на вискозитет на динамичния течност се оценява с формулата μ = μ 0 · д. А (t-t 0), където μ = μ 0 - стойности на коефициента на динамичен вискозитет, съответно при температури t и t 0степени; но- степен на индикатор в зависимост от вида на течността; За маслата, например, неговите стойности се променят в диапазона от 0.025-0.035.
За смазочни масла и течности, използвани в машини и хидравлични системи, се предлага коефициент на кинематичен коефициент на вискозитет кинематичен вискозитет:
ν T.= ν 50 · (50 / t 0) n,
където ν
T. - Кинематичен коефициент на вискозитет при температури t. 0 ;
ν
50
- кинематичен коефициент на вискозитет при температура 50 0 s;
t. -
температурата, в която искате да дефинирате вискозитет, 0 ° С;
н. - индикатор за степента, варираща от 1,3 до 3.5 или повече в зависимост от стойността ν
50
.
С достатъчна точност Н. може да се определи чрез изразяване н.\u003d Lg. ν 50 +2.7. Стойности Н. в зависимост от първоначалния вискозитет ν на 50 секунди са дадени по-късно в таблицата
Стойности динамични и кинематични коефициенти на вискозитет на някои течности Воден по-късно в таблицата
| Течност | t, 0 c | μ, P. | μ, n · c | ν, чл |
| Петрол | 15 | 0,0065 | 0,00065 | 0,0093 |
| Глицерин 50% воден разтвор | 20 | 0,0603 | 0,00603 | 0,0598 |
| Глицерин 80% воден разтвор | 20 | 1,2970 | 0,12970 | 1,0590 |
| Глицерин безводен | 20 | 14,990 | 1,4990 | 11,890 |
| Керосин | 15 | 0,0217 | 0,00217 | 0,0270 |
| Мазут. | 18 | 38,700 | 3,8700 | 20,000 |
| Мляко цялото | 20 | 0,0183 | 0,00183 | 0,0174 |
| Маслото е светлина | 18 | 0,178 | 0,0178 | 0,250 |
| Тежко масло | 18 | 1,284 | 0,01284 | 1,400 |
| Сироп | 18 | 888 | 0,888 | 600 |
| живак | 18 | 0,0154 | 0,00154 | 0,0011 |
| Терпентин | 16 | 0,0160 | 0,00160 | 0,0183 |
| Етанол | 20 | 0,0119 | 0,00119 | 0,0154 |
| Етер | 20 | 0,0246 | 0,00246 | 0,00327 |
Стойността на коефициентите на кинематичния и динамичния вискозитет на прясна вода
Източник:Wilner y.m. Референтно ръководство за хидравлика, хидравлични и хидравлични задвижвания.
Коментари по тази статия !!
Отговор Droghkin: Какво да правите ученици, които се интересуват от вискозитета на масата в системата SSS? Ако училището се преподава само в SI, след това в университета след хода на механиката ще изпратите този SI далеч и за дълго време. Защото това е просто неудобно в него.
Добавете вашия коментар
Дефиниция
Вискозитет Обадете се на един от видовете трансферни явления. Тя е свързана с свойството на течливи вещества (газове и течности), устойчиво на движението на един слой спрямо друг. Този феномен се причинява от движението на частиците, които съставляват веществото.
Изберете динамичен вискозитет и кинематично.
Помислете за движението на газ с вискозитет като движещи се плоски паралелни слоеве. Предполагаме, че промяната в скоростта на движение на веществото се осъществява в посока на оста Х, която е перпендикулярно на посоката на посоката на скоростта на газа (фиг. 1).
По посока на y оста, скоростта на движение във всички точки е една и съща. Така че скоростта е функция. В този случай модулът за триене между газовите слоеве (F), който действа на единица площ на повърхността, която разделя два съседни слоя, е описана от уравнението:
къде - градиента на скоростта () по оста х. Ос оста се възстановява по посока на движение на слоевете на веществото (фиг. 1).
Дефиниция
Коефициентът (), включен в уравнението (1), се нарича динамичен коефициент на вискозитет (съотношение на вътрешно триене). Тя зависи от свойствата на газа (течността). Тя е числено равна на количеството на движение, което се прехвърля на единица време през мястото на единица площ под градиент на скоростта, равен на един, в посока на перпендикулярната област. Или е числено равно на сила, която действа на единица площ под скоростен градиент, равен на един.
Вътрешно триене - причината за потока на газ (течност) през тръбата е необходима разлика в налягането. В този случай, толкова по-голям е коефициентът на вискозитета на веществото, толкова по-голяма е разликата в налягането, за да се даде определен дебит.
Коефициентът на кинематичния вискозитет обикновено се обозначава. Това е равно на:
къде е плътността на газа (течност).
Коефициент на вътрешно газово триене
В съответствие с кинетичната теория на газовете коефициентът на вискозитет може да бъде изчислен по формулата:
къде е средното движение на газовите молекули, е средната дължина на свободния пробег на молекулата. Изразяването (3) показва, че в долната част на налягането (газовия газ) вискозитетът е почти независим от налягането, тъй като 
Но това заключение е справедливо до момента, в който съотношението на дължината на свободния пробед на молекулата към линейните размери на кораба няма да бъде приблизително равно на едно. С нарастваща температура вискозитетът на газовете обикновено нараства, тъй като
Коефициент на течен вискозитет
Като се има предвид, че коефициентът на вискозитет се определя чрез взаимодействието на молекулите на веществото, което зависи от средното разстояние между тях, коефициентът на вискозитет се определя от Bachinsky експериментална формула:
където моларният обем флуид, А и В са постоянни стойности.
Вискозитетът на течностите с нарастваща температура намалява, като увеличаването на налягането нараства.
Формула Поемал
Коефициентът на вискозитет е включен във формулата, която установява връзката между обема (V) на газа, който тече на единица време през напречното сечение на тръбата и разликата в налягането (), необходима за това:
къде е дължината на тръбата, радиусът на тръбата.
Броят на Рейнолдс
Естеството на движението на газ (течността) се определя от безразмерния брой на Рейнолдс ():
Единици за измерване на коефициента на вискозитет
Основната единица за измерване на коефициента на динамичния вискозитет в системата SI е:
1pa c \u003d 10 puaz
Основната единица за измерване на коефициента на кинематичен вискозитет в системата SI е:
Примери за решаване на проблеми
Пример 1.
| Задачата | Динамично вискозитетът на водата е равен на PA S. Каква величина на граничния диаметър на тръбата ще позволи на потока на вода да остане ламинар, ако за 1 сек през напречното сечение тече обемът на водата равен? |
| Решение | Състоянието на ламинарността на течността е: Къде са номера на Рейнолдс по формулата:
Воден дебит Намерете като: В израза (1.3) - височината на водния цилиндър, имащ силата на звука: Под условието \u003d 1 s. Ние ще заменим израз за номера на раниш (1.4), имаме: Плътност на водата в n.u. kg / m 3. Ние изпълняваме изчисленията, получаваме: |
| Отговор | М. |
Пример 2.
| Задачата | Топка с плътност и диаметър D се появява в течност за плътност при скорост. Какъв е кинематичният вискозитет на течността? |
| Решение | Направете рисунка. |
Зареждане...