마찰. 점도 - 내부 마찰

마찰- 광범위한 현상. 접촉마찰 고체특성화된 슬라이딩 마찰 계수(쌀. 4.5, 에이 ). 코스에서 이론 역학공부도 하고 있어 롤링마찰(언제나 그렇듯이 모든 것은 병진 운동과 회전 운동 사이의 연결로 귀결됩니다). 액체와 기체에서 신체는 경험합니다. 점성마찰(쌀. 4.5, 비 ). 중요한 것은 모든 마찰력은 속도와 관련이 있습니다. 마찰력은 속도와 반대 방향으로 작용합니다. 점성마찰력게다가 크기까지 속도에 비례.

쌀. 4.5.움직이는 물체에 작용하는 마찰력: 에이- 미끄럼 마찰력 에프 tr = μ N, μ - 마찰(미끄러짐) 계수; 비- 점성마찰력 에프 tr = γ 다섯 = η AV, γ - 마찰 계수(점성 마찰), eta - 점도 계수. 공의 경우 값 에이= 6π 아르 자형그리고 에프 tr = 6πΨ rV

마찰력은 속도에 따라 달라지므로 보수적이지 않습니다. 이러한 힘의 작용은 "마찰 쌍"의 내부 에너지를 변경하고 운동 및 에너지를 변환하는 역할을 하지 않습니다. 잠재력보존력(탄성, 중력, 쿨롱)의 작용으로 물체가 서로 결합합니다. 가스 압력도 비보존적입니다. 에프 =추신, 가스(또는 액체)의 압력은 분자 운동과 연관되어 있기 때문에, 예를 들어 가스의 경우 압력은 속도의 평균 제곱에 비례합니다. 아르~á 다섯 2ñ.

따라서 마찰과 관련된 현상은 역학(속도)과 분자물리학( 마찰력의 작용은 내부 에너지의 변화를 가져온다). 이러한 이중성은 역학의 일부 조항 해석에 변화를 가져옵니다. 예를 들어, 휴식과 운동의 상대성. 보수세력만 활동할 때에는 구별이 불가능하다. 등속운동아니면 평화. 우리는 지구를 기준으로 휴식을 취하지만(누가 자기 자리에서 회전하지 않습니까!) 태양을 기준으로 합니까? 게임에 마찰력이 있는지는 또 다른 문제입니다. 그런 다음 (균일하게라도) 움직일 때 열이 방출됩니다. 마찰력을 고려하면 힘의 평형은 움직이는 동안에만 발생합니다.

궁극적으로 이러한 변화는 뉴턴의 제2법칙에 따르면 힘의 결과는 가속도이지만 마찰력은 합력을 변화시켜 평형이 일어나고 가속도가 발생하지 않기 때문에 발생합니다. 고대인들이 역학의 법칙을 발견하는 것을 방해한 것은 바로 이 문제에 대한 혼란이었습니다. 아리스토텔레스는 두 마리의 말 - 하나의 카트 속도를 보았습니다. 세 마리의 말 - 수레의 속도가 더 빠르므로 아리스토텔레스는 속도가 "말"의 수에 비례하거나 견인력에 비례하거나 일반적으로 힘에 비례한다고 결론지었습니다. 아리스토텔레스는 속도는 힘에 비례한다고 믿었습니다. 실제로 견인력이 증가하면 가속력이 나타나지만 속도가 증가함에 따라 마찰력도 증가하며 이 새로운 속도에서는 매우 빠르게 평형이 이루어집니다. 아리스토텔레스는 전환을 보지 못했습니다. 다른 많은 경우에는 "아리스토텔레스의 법칙"이 관찰과 일치하지 않았습니다. 누가 행성을 움직이는가? 말은 어디에 있나요? 뉴턴은 "세속적인" 움직임과 "하늘의" 움직임을 모두 통합함으로써 역학을 "과학"으로 만들었습니다. 아리스토텔레스는 "세상적인 것"만을 설명할 수 있었습니다.

마찰 현상으로 돌아가서 이러한 현상에는 항상 다음이 있다고 말할 수 있습니다. 전용 참조 시스템- 신체가 문지르는 "반대"와 마찰력은 정확하게 이 시스템에 대한 이동 속도에 따라 달라집니다. 마찰력은 운동 에너지를 움직이는 물체가 마찰하는 물체(매체)의 내부 에너지로 "변환"하여 다른 모든 물체와 분리합니다.

따라서 힘이 보수적이라면 모두 기준 프레임의 일정한 속도로 서로에 대해 움직입니다. 관성의)은 동일하며 정지와 일정한 속도의 운동은 상대적입니다. 힘이 보수적이지 않으면 속도에 따라 달라지며 운동 에너지가 내부 에너지로 전달되는 기준 프레임이 선택됩니다. 지금 평화그리고 움직임강조 표시된 시스템과 관련하여 쉽게 구별할 수 있습니다. 운동 에너지가 내부 에너지로 "펌핑"되면 움직임이 있고, 펌핑이 없으면 휴식이 있습니다.

액체나 기체 속에서 움직일 때의 마찰만을 고려하면 이러한 현상의 특성을 이용한다. 점도계수, 그들은 종종 이렇게 말합니다 - 간단히 말해서 점도θ. 점도는 액체 또는 기체와 같은 매체의 특성을 나타냅니다. 따라서 점도는 움직이는 물체의 특성(크기나 속도 등)에 의존하지 않고 움직임이 발생하는 매체의 특성(압력, 온도 등)에만 의존합니다. 궁극적으로 점도 계수는 신체가 움직이는 매체의 분자 특성에 따라 달라집니다.

이러한 속성은 현상을 고려하여 가장 쉽게 식별됩니다. 내부마찰. 실제로, 물체가 기체(액체)를 기준으로 움직이는지 아니면 액체(기체)의 한 부분이 다른 부분을 기준으로 움직이는지 여부가 정말 중요합니까? 두 경우 모두 관찰해야합니다 거시적 운동의 에너지 전달 현상(“큰” 것의 움직임 – 몸체나 액체의 일부) 내부 에너지로 - 분자의 움직임- 미세한 (작은) 입자.

현상 내부마찰(흔히 불린다. 점도 현상) 가스 층 사이의 마찰력 발생과 관련또는 액체, 서로 다른 속도로 평행하게 움직이는 반면, 속도 균등화. 마찰력, 이 경우에 발생하는 층의 접촉 표면에 접선 방향으로 향함.

가스 점도의 메커니즘을 고려해 보겠습니다. 인접한 레이어가 이동할 때 서로 속도가 느려지는 이유는 무엇입니까? 다음 모델은 이를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 다양한 속도로 강을 따라 이동하는 보트를 상상해 보십시오( 쌀. 6.6).

쌀. 4.6.점도의 메커니즘에 대한 설명입니다. 본문의 세부정보

보트가 강 중앙에 가까울수록 노 젓는 사람들은 더 열심히 노력합니다. 수박은 보트로 운송됩니다. 상인들은 상품을 교환하기로 결정합니다. 수박은 자신이 타고 있는 배의 속도를 가지고 있습니다. 따라서 느리게 움직이는 보트에 "빠른"수박을 던지면 후자가 가속됩니다. 빠른 보트는 느리게 움직이는 수박에 부딪히면 속도가 느려집니다.

내부 마찰 현상순종하다 뉴턴의 법칙점성 마찰의 경우 (그들은 종종 다음과 같이 말합니다. "점성 마찰에 대한 뉴턴의 공식"):

결국 이 공식은 단순히 "손으로" 편집된 것 같습니다. 실제로: 점도 계수 θ는 "마찰"에서 이 힘의 기원을 보여줍니다. dV/dx서로에 대한 레이어의 이동 속도 변화를 보여줍니다. dV/dx단위 길이당 속도 변화는 ( 다섯 2 – 다섯 1)/(엑스 2 – 엑스 1). 그것은 분명하다 뉴턴의 공식운송 방정식의 형태를 갖습니다(픽의 법칙 유형)( 4.13 ). 오른쪽에는 파생(그라디언트)이 있고 왼쪽에는 다음이 있어야 합니다. 흐름. 흐름은 단위 면적을 통해 흐르는 것입니다. 에스단위 시간당 Δ 티. 공식의 올바른 위치에 있는 영역이 있습니다. 그럴 만한 가치가 있습니다. 에프/에스. 그러므로 힘을 시간과 관련하여 "무언가"의 파생물로 상상하는 것이 좋을 것입니다. 뉴턴의 제2법칙을 떠올려 보면 힘은 다음과 같이 표현될 수 있음을 알 수 있습니다.

즉, 힘은 운동량의 파생물입니다.

따라서, 뉴턴의 공식 - 운동량 전달 공식. 분자 수준에서, 서로 다른 속도로 흐르는(움직이는) 액체 또는 기체 층 사이의 마찰은 더 빠른 속도의 층에서 더 낮은 속도의 층으로 분자의 이동으로 구성됩니다( 쌀. 4.7).

쌀. 4.7.점도의 법칙에 대한 설명입니다. 다섯 + = 다섯 0+디 다섯 = 다섯 + 엘 tgα

가스의 모든 수송 현상은 유사합니다.이는 해당 그림에서 명확하게 볼 수 있습니다(비교 쌀. 4.2, 4.4 그리고 4.7 ). 확산은 농도의 차이, 열전도율 - 내부 에너지의 차이, 내부 마찰(점도) - 마찰력(운동량 흐름)에 수직인 방향의 속도 차이에 해당합니다. 시간 동안 분자가 생성되는 부피 Δ 티"거주지"를 변경해도 동일합니다. 따라서 이미 두 번 했던 것처럼 플럭스를 계산하면 운동량 플럭스를 찾을 수 있습니다.

뉴턴의 공식과 비교하면 점도 계수의 형식은 다음과 같습니다.

이 공식은 가스에 적합하며 가스 매개변수에 대한 점도 계수의 의존성을 분석할 수 있습니다. 액체의 경우 - 점도 계수 - 액체의 특성은 참고서에 나와 있습니다.

종종 점도 계수 대신 소위 동점도 계수:

결국 마찰의 법칙(뉴턴의 법칙)은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

크기 아르 자형- 충동 흐름.

점성 마찰력에 대한 연구를 요약하면 "몸체"에 작용하는 힘은 속도에 비례한다는 점을 다시 한 번 알 수 있습니다. 다섯, "층"에 작용하는 힘은 속도의 미분에 비례합니다 dV/dx. 점도가 높은 액체의 경우 별도의 층이 "평평한 몸체"로 변하면 이 차이는 미미합니다. 실제로 다음과 같은 조건에서는:

어디 에이- 경계층의 두께, 속도가 크게 변하는 액체의 두께.

액체나 기체 속에서 움직이는 물체에 의해 생성되는 점성마찰력 (쌀. 4.5, 비 ),스톡스 힘이라 불림. 몸은 앞쪽에 있는 유체를 움직이게 하고, 몸에서 먼 쪽의 유체는 정지합니다. 이로 인해 레이어 간에 속도 차이가 발생합니다. 스톡스 힘 표기법 ( 스톡스 공식)는 점성마찰에 대한 뉴턴의 법칙으로부터 직접 구해진다( 4.33 ). 차원분석 방법을 적용해보자.

이 공식의 미분을 동일한 차원의 수량으로 대체합니다. 다섯/에이, 어디 에이- 평소와 같이(공식 참조( 4.39 )), 속도가 크게 변하는 액체의 두께. 점성마찰력에 대한 뉴턴의 법칙을 대체한 후에는 다음과 같은 양이 나타납니다. 에스/에이, 길이(m)의 치수를 가집니다. 해결되는 문제에는 이 차원의 수량은 단 하나뿐입니다. 이는 신체의 크기입니다. 몸이 공이라면 이것은 공의 반경입니다. 아르 자형(cm. 쌀. 4..5, 비 ). 이제 모든 차원 종속성이 결정되었으므로 수치 요소는 결정되지 않은 상태로 유지됩니다. 이 승수는 신체의 모양에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다. 공의 경우 6π와 같습니다. 우리는 마침내 그것을 얻습니다 스톡스 공식:

에프= 6π 아르 자형η 다섯. (4.40)

) 변형 중에 몸체에 전달되는 기계적 에너지. 내부 마찰은 예를 들어 댐핑에서 나타납니다. 자유로운 진동. 액체와 기체에서 유사한 과정을 일반적으로 점도라고 합니다. 고체의 내부 마찰은 비탄성 및 소성 변형이라는 두 가지 다른 현상 그룹과 관련이 있습니다.

비탄성이란 실질적으로 잔류 변형이 없는 조건에서 몸체가 변형될 때 탄성 특성에서 벗어나는 현상입니다. 유한한 속도로 변형되면 몸체에서 열평형에서 벗어나게 됩니다. 예를 들어, 균일하게 가열된 얇은 판을 구부리면 가열하면 재료가 팽창하고 늘어난 섬유는 냉각되고 압축된 섬유는 가열되어 횡방향 온도 차이가 발생합니다. 즉, 탄성 변형으로 인해 열 위반이 발생합니다. 평형. 열전도에 의한 후속 온도 균등화는 탄성 에너지의 일부가 열에너지로 비가역적으로 전이되는 과정입니다. 이는 실험적으로 관찰된 플레이트의 자유 굽힘 진동 감쇠(소위 열탄성 효과)를 설명합니다. 이렇게 흐트러진 균형을 회복하는 과정을 이완이라고 합니다.

다양한 구성 요소의 원자 분포가 균일한 합금의 탄성 변형 중에 크기 차이로 인해 물질 내 원자의 재분배가 발생할 수 있습니다. 확산에 의해 원자의 평형 분포를 회복하는 것도 이완 과정입니다. 비탄성 또는 이완 특성의 발현은 또한 순수 금속 및 합금의 탄성 여파인 탄성 히스테리시스입니다.

탄성체에서 발생하는 변형은 탄성체에 가해지는 외부 기계적 힘뿐만 아니라 몸체의 온도에도 영향을 받습니다. 화학 성분, 외부 자기장 및 전기장(자기변형 및 전기변형), 입자 크기. 이는 다양한 이완 현상으로 이어지며, 각각은 내부 마찰에 기여합니다. 여러 이완 과정이 신체에서 동시에 발생하고 각각은 자체 이완 시간으로 특징지어질 수 있는 경우 개별 이완 과정의 모든 이완 시간의 총합은 소위 주어진 물질의 이완 스펙트럼을 형성합니다. 샘플의 각 구조적 변화는 이완 스펙트럼을 변경합니다.

내부 마찰을 측정하는 데는 다음 방법이 사용됩니다. 자유 진동(세로, 가로, 비틀림, 굽힘)의 감쇠를 연구합니다. 강제 진동에 대한 공명 곡선 연구; 진동의 한 주기 동안 탄성 에너지의 상대적 소산. 고체의 내부 마찰에 대한 연구는 고체 물리학 분야이며 고체, 특히 기계적 및 열적 처리를 받는 순수 금속 및 합금에서 발생하는 과정에 대한 정보의 원천입니다.
고체에 작용하는 힘이 탄성 한계를 초과하고 소성 흐름이 발생하면 흐름에 대한 준점성 저항(점성 유체와 유사하게)에 대해 이야기할 수 있습니다. 소성 변형 중 내부 마찰 메커니즘은 비탄성 변형 중 내부 마찰 메커니즘과 크게 다릅니다. 에너지 소산 메커니즘의 차이는 점도 값의 차이를 결정하며, 이는 5~7배 정도 다릅니다. 탄성 진동의 진폭이 증가함에 따라 큰 역할이러한 진동을 감쇠시키는 과정에서 소성 이동이 중요한 역할을 하기 시작하고 점도 값이 증가하여 소성 점도 값에 가까워집니다.

점도계수 .

점도는 실제 유체가 이동하는 동안 관찰되는 가장 중요한 현상 중 하나입니다.

모든 실제 액체(및 기체)는 어느 정도 점도나 내부 마찰을 나타냅니다. 실제 유체가 층 사이에 흐를 때 마찰력이 발생합니다. 이러한 힘을 내부 마찰력 또는 점성력이라고 합니다.

점도는 서로 상대적으로 움직이는 액체(또는 기체) 층 사이의 마찰입니다.

점성력(내부 마찰)은 액체의 접촉 층에 접선 방향으로 향하고 서로에 대한 이들 층의 움직임을 방해합니다. 이는 더 빠른 레이어를 감속하고 느린 레이어의 속도를 높입니다. 점도에는 두 가지 주요 이유가 있습니다.

첫째로,서로 다른 속도로 움직이는 인접한 층의 분자 사이의 상호 작용력;

둘째,층에서 층으로의 분자 전이 및 관련 운동량 전달.

이러한 이유로 인해 레이어는 서로 상호 작용하고 느린 레이어는 가속화되고 빠른 레이어는 속도가 느려집니다. 액체에서는 첫 번째 이유가 더 명확하게 표현되고, 기체에서는 두 번째 이유가 더 명확하게 표현됩니다.

내부 마찰력을 지배하는 패턴을 명확히 하기 위해 다음 실험을 고려하십시오. 사이에 액체 층이 있는 두 개의 수평 판을 사용하겠습니다(그림 9). 우리는 일정한 속도로 윗판을 움직이게 설정했습니다. . 이렇게 하려면 플레이트에 힘을 가해야 합니다.
마찰력을 극복하기 위해
, 액체 속에서 움직일 때 플레이트에 작용합니다. 습윤으로 인해 상단 플레이트에 직접 인접한 액체 층이 플레이트에 달라붙어 함께 움직입니다. 바닥판에 부착된 액체층은 그와 함께 정지 상태로 유지됩니다.
. 중간 레이어는 각각의 상위 레이어가 그 아래에 있는 레이어보다 더 빠른 속도를 갖도록 이동합니다. 그림 9의 화살표는 흐름의 "속도 프로파일"을 보여줍니다. 벡터에 수직인 축을 따라 , 속도가 증가합니다. 속도 측정은 값이 특징입니다 .

크기 속도 변화 방향을 따라 단위 길이당 속도 측정이 무엇인지 보여줍니다. 즉, 속도 자체에 수직인 속도와 방향의 변화율을 결정합니다. 레이어 간의 마찰은 이 값에 따라 달라집니다. 크기 에서 측정
.

뉴턴은 두 층의 액체 사이의 마찰력이 두 층 사이의 접촉 면적에 정비례한다는 것을 발견했습니다. 크기 :

. (13)

식 (13)은 점성마찰에 대한 뉴턴의 공식이라고 불린다. 비례 요인 점도 계수(내부 마찰)라고 합니다. (13)으로부터 다음이 분명해진다.

시스템에서
점도 계수의 측정 단위는 다음과 같습니다.

(파스칼 - 초),

SGS 시스템에서 점도 계수는 다음과 같이 측정됩니다.
(포이즈) 및

뉴턴의 공식 (13)을 만족하는 액체를 액체라고 합니다. 뉴턴식.이러한 액체의 경우 점도 계수는 온도에만 의존합니다. 생물학적 유체 중 뉴턴 유체에는 혈장과 림프액이 포함됩니다. 많은 실제 액체의 경우 관계식 (13)은 엄격하게 만족되지 않습니다. 이러한 액체를 비뉴턴식.이들의 경우 점도 계수 온도, 압력 및 기타 여러 수량에 따라 달라집니다. 이러한 체액에는 전혈과 같이 크고 복잡한 분자가 포함된 체액이 포함됩니다.

건강한 사람의 혈액 점도
, 병리학이 변동하여 적혈구 침강 속도에 영향을 미칩니다. 정맥혈의 점도는 동맥혈의 점도보다 큽니다.

내부마찰 나 내부마찰 II 내부마찰

고체에서, 변형 과정에서 몸체에 전달된 기계적 에너지를 열로 비가역적으로 변환하는 고체의 특성. 전압은 비탄성 및 소성 변형이라는 두 가지 다른 현상 그룹과 관련이 있습니다.

비탄성이란 실질적으로 잔류 변형이 없는 조건에서 몸체가 변형될 때 탄성 특성에서 벗어나는 현상입니다. 유한한 속도로 변형되면 몸체에서 열평형에서 벗어나게 됩니다. 예를 들어, 균일하게 가열된 얇은 판을 구부리면 가열 시 재료가 팽창하고 늘어난 섬유가 냉각되고 압축된 섬유가 가열되어 횡방향 온도 차이가 발생합니다. 즉, 탄성 변형으로 인해 열 평형이 위반됩니다. 열 전도에 의한 후속 온도 균등화는 탄성 에너지의 일부가 열 에너지로 비가역적으로 전이되는 과정입니다. 이는 실험적으로 관찰된 플레이트의 자유 굽힘 진동 감쇠(소위 열탄성 효과)를 설명합니다. 이렇게 흐트러진 균형을 회복하는 과정을 이완이라고 합니다(이완 참조).

다양한 구성 요소의 원자 분포가 균일한 합금의 탄성 변형 중에 크기 차이로 인해 물질 내 원자의 재분배가 발생할 수 있습니다. 확산에 의한 원자의 평형 분포 복원(확산 참조)도 이완 과정입니다. 언급된 것 외에도 비탄성 또는 이완 특성의 징후는 순수 금속 및 합금의 탄성 여파, 탄성 히스테리시스 등입니다.

탄성체에서 발생하는 변형은 그것에 가해지는 외부 기계적 힘뿐만 아니라 몸체의 온도, 화학적 조성, 외부 자기장 및 전기장(자기 및 전기 변형), 입자 크기 등에 따라 달라집니다. 이는 다양한 이완 현상으로 이어지며, 각각은 W에 기여합니다. 여러 이완 과정이 신체에서 동시에 발생하는 경우 각각은 자체 이완 시간으로 특징지어질 수 있습니다(이완 참조). 나,그런 다음 개별 이완 과정의 모든 이완 시간의 총합은 주어진 재료의 소위 이완 스펙트럼을 형성합니다( 쌀. ), 주어진 조건에서 주어진 재료를 특성화합니다. 샘플의 각 구조적 변화는 이완 스펙트럼을 변경합니다.

전압 측정에는 다음과 같은 방법이 사용됩니다. 자유 진동(세로, 가로, 비틀림, 굽힘)의 감쇠 연구; 강제 진동에 대한 공명 곡선 연구(강제 진동 참조) 진동의 한 주기 동안 탄성 에너지의 상대적 소산. 고체물리학 연구는 고체물리학의 새롭고 빠르게 발전하는 분야이며 고체, 특히 다양한 기계적 및 열적 처리를 거친 순수 금속 및 합금에서 발생하는 과정에 대한 중요한 정보의 원천입니다.

V. t. 소성 변형 중. 고체에 작용하는 힘이 탄성 한계를 초과하고 소성 흐름이 발생하면 흐름에 대한 준점성 저항(점성 유체와 유사하게)에 대해 이야기할 수 있습니다. 소성 변형 중 높은 응력 메커니즘은 비탄성 중 높은 전압 메커니즘과 크게 다릅니다(가소성, 크리프 참조). 에너지 소산 메커니즘의 차이는 점도 값의 차이를 결정하는데, 이는 5-7 크기만큼 다릅니다(플라스틱 흐름 점도, 10 13 -10 8 값에 도달). N· 초/분 2는 항상 탄성 진동으로 계산된 점도보다 상당히 높으며 10 7과 같습니다. - 10 8 N· 초/분 2). 탄성 진동의 진폭이 증가함에 따라 플라스틱 전단기는 이러한 진동을 감쇠시키는 데 점점 더 중요한 역할을 하기 시작하고 점도 값이 증가하여 플라스틱 점도 값에 접근합니다.

문학.: Novik A.S., 금속 내부 마찰, 도서: 금속 물리학의 발전. 앉았다. 기사, 트랜스. 영어, 1부, M., 1956; Postnikov V.S., 변형된 금속 및 합금의 이완 현상, "Uspekhi Fizicheskikh Nauk", 1954, v. 53, v. 1, p. 87; 그, 순수 금속 및 합금의 내부 마찰의 온도 의존성, ibid., 1958, vol. 1, p. 43.

큰 소련 백과사전. - M.: 소련 백과사전. 1969-1978 .

다른 사전에 "내부 마찰"이 무엇인지 확인하십시오.

1) 변형 중에 신체가 받는 기계적 에너지를 비가역적으로 흡수하는 고체의 특성. 내부 마찰은 예를 들어 자유 진동 감쇠에서 나타납니다.2) 액체와 기체에서는 점도와 동일합니다. 큰 백과사전

내부 마찰은 점도와 동일합니다. 현대 백과사전

고체에서는 고체의 성질이 비가역적으로 기계적 열로 변환됩니다. 변형 과정에서 신체에 전달되는 에너지. V.t.는 두 가지 다른 것과 연관되어 있습니다. 비탄성 및 가소성 현상 그룹. 흉한 모습. 비탄력성은 다음을 나타냅니다. ... 물리적 백과사전-1) 변형 중에 신체가 받은 기계적 에너지를 열로 비가역적으로 변환하는 고체의 특성. 내부 마찰은 예를 들어 자유 진동 감쇠에서 나타납니다. 2) 액체와 기체에서는 점도와 동일합니다. * * *… 백과사전

내부 마찰 내부 마찰. 재료의 진동 응력의 영향으로 에너지가 열로 변환됩니다. (출처: "금속 및 합금. 디렉토리." Yu.P. Solntsev 편집, NPO Professional, NPO Mir 및 Family, St. 야금 용어 사전

점도(내부 마찰)는 흐름을 유발하는 외부 힘에 대한 저항을 특징으로 하는 솔루션의 속성입니다. (참조: SP 82 101 98. 건설 모르타르의 준비 및 사용.)

액체 점도는 흐름에서 접선 힘(내부 마찰)에 저항하는 실제 액체의 특성입니다. 액체의 점도는 액체가 움직일 때만 나타나기 때문에 정지 상태에서는 감지할 수 없습니다. 유체 이동 중에 발생하는 이러한 유압 저항을 올바르게 평가하려면 먼저 유체의 내부 마찰 법칙을 확립하고 이동 자체의 메커니즘에 대한 명확한 아이디어를 형성하는 것이 필요합니다.

점도의 물리적 의미

액체 점도와 같은 개념의 물리적 본질 개념에 대해 예를 고려하십시오. 두 개의 평행한 판 A와 B가 있다고 가정합니다. 그 사이의 공간에는 액체가 포함되어 있습니다. 아래쪽 판은 움직이지 않고 위쪽 판은 특정 일정한 속도 v 1로 움직입니다.

경험에 따르면 플레이트에 직접 인접한 액체 층(소위 접착층)은 플레이트와 동일한 속도를 갖습니다. 아래쪽 판 A에 인접한 층은 정지 상태이고 위쪽 판 B에 인접한 층은 속도 υ 1로 이동합니다.

액체의 중간층은 서로 미끄러지며 속도는 바닥판으로부터의 거리에 비례합니다.

뉴턴은 또한 이러한 층의 미끄러짐 동안 발생하는 저항력이 층의 접촉 면적과 미끄러짐 속도에 비례한다는 것을 경험을 통해 곧 확인했다고 제안했습니다. 접촉 면적을 1과 같게 하면 이 위치는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

여기서 τ는 단위 면적당 저항력 또는 마찰 응력입니다.

μ는 액체의 종류에 따라 달라지는 비례 계수로 절대 점도 계수 또는 간단히 액체의 절대 점도라고 합니다.

dυ/dy 값 - 속도 자체의 방향에 수직인 방향의 속도 변화를 슬라이딩 속도라고 합니다.

따라서 액체의 점도는 물리적 특성미끄러짐이나 전단에 대한 저항성을 특징으로 하는 액체

점도 운동학적, 동적 및 절대성

이제 점도의 다양한 개념을 정의해 보겠습니다.

동적 점도. 이 점도의 측정 단위는 초당 파스칼(Pa*s)입니다. 물리적 의미는 단위 시간당 압력을 줄이는 것입니다. 동적 점도는 한 층이 다른 층에 비해 변위에 대한 액체(또는 기체)의 저항을 나타냅니다.

동적 점도는 온도에 따라 달라집니다. 온도가 증가하면 감소하고 압력이 증가하면 증가합니다.

운동학적 점도. 측정 단위는 스톡스입니다. 동점도는 다음 비율로 구해집니다. 동적 점도특정 물질의 밀도.

동점도의 결정은 중력의 영향을 받아 보정된 구멍을 통해 특정 부피의 액체가 흐르는 시간을 측정하여 수행됩니다.

절대점도는 동점도에 밀도를 곱하여 구합니다. 국제 단위계에서는 절대 점도를 N*s/m2로 측정합니다. 이 단위를 푸아세유(Poiseuille)라고 합니다.

유체 점도 계수

수리학에서는 절대점도를 밀도로 나눈 값을 자주 사용합니다. 이 값을 액체의 동점도 계수 또는 간단히 동점도라고 하며 문자 ν로 표시합니다. 따라서 액체의 동점도는

여기서 ρ는 액체의 밀도입니다.

국제 및 국제 액체의 동점도 측정 단위 기술 시스템단위는 m2/s입니다.

안에 물리적 시스템단위 동점도는 cm 2 /s의 단위를 가지며 스톡스(St)라고 합니다.

일부 액체의 점도

액체의 절대 점도 계수의 역수를 유동성이라고 합니다.

수많은 실험과 관찰에서 알 ​​수 있듯이 액체의 점도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 다른 액체의 경우 온도에 대한 점도의 의존성이 다릅니다.

따라서 실제 계산에서는 점도계수 값의 선택에 매우 신중하게 접근해야 합니다. 각각의 경우에 기본적으로 특수 실험실 테스트를 수행하는 것이 좋습니다.

실험을 통해 확립된 액체의 점도 역시 압력에 따라 달라집니다. 압력이 증가하면 점도가 증가합니다. 이 경우 예외는 물이며, 최대 섭씨 32도의 온도에서는 압력이 증가함에 따라 점도가 감소합니다.

가스의 경우 압력 및 온도에 대한 점도의 의존성이 매우 중요합니다. 압력이 증가하면 가스의 동점도가 감소하고 온도가 증가하면 반대로 증가합니다.

점도 측정 방법. 스톡스 방법.

액체의 점도를 측정하는 분야를 점도계라고 하며, 점도를 측정하는 기구를 점도계라고 합니다.

현대 점도계는 내구성이 뛰어난 재료로 만들어졌으며 생산 과정에서 가장 현대 기술, 장비에 해를 끼치 지 않고 고온 및 고압 작업을 보장합니다.

액체의 점도를 측정하는 방법에는 다음과 같은 방법이 있습니다.

모세관 방법.

이 방법의 핵심은 통신 선박을 사용하는 것입니다. 두 개의 용기는 알려진 직경과 길이의 유리관으로 연결됩니다. 액체는 유리 채널에 배치되고 일정 시간 동안 한 용기에서 다른 용기로 흐릅니다. 다음으로 첫 번째 용기의 압력을 알고 Poiseuille 공식을 사용하여 계산하면 점도 계수가 결정됩니다.

헤세에 따른 방법.

이 방법은 이전 방법보다 다소 복잡합니다. 이를 수행하려면 두 개의 동일한 모세관 설치가 필요합니다. 이전에 알려진 내부 마찰 값을 가진 매체가 첫 번째에 배치되고 연구 중인 액체가 두 번째에 배치됩니다. 그런 다음 각 설치에서 첫 번째 방법을 사용하여 시간을 측정하고 실험 간의 비율을 구성하여 관심 있는 점도를 찾습니다.

회전 방법.

이 방법을 수행하려면 두 개의 실린더 구조가 필요하며, 그 중 하나는 다른 하나의 내부에 위치합니다. 테스트할 액체를 용기 사이의 공간에 넣은 다음 내부 실린더를 가속합니다.

액체는 실린더와 함께 회전합니다. 각속도. 실린더와 액체 사이의 토크 차이를 통해 후자의 점도를 결정할 수 있습니다.

스톡스 방법

이 실험을 수행하려면 액체로 채워진 실린더인 헤플러 점도계가 필요합니다.

먼저 원통의 높이를 따라 두 개의 표시를 만들고 그 사이의 거리를 측정합니다. 특정 반경의 공이 액체에 배치됩니다. 공은 액체 속으로 가라앉기 시작하고 한 표시에서 다른 표시까지 이동합니다. 이 시간이 기록됩니다. 공의 속도가 결정되면 액체의 점도가 계산됩니다.

점도에 관한 비디오

점도 결정은 다양한 매체에 대한 장비 설계를 결정하므로 산업에서 큰 역할을 합니다. 예를 들어 석유 생산, 정제 및 운송 장비가 있습니다.