 |
|
Внутреннее трение (вязкость)
Явлением внутреннего трения или вязкого трения (в отличие от сухого трения при движении твердого тела по поверхности – трение скольжения или качения, рассмотренных в курсе механики) называется появление сил трения между слоями газа или жидкости, движущимися друг относительно друга и с разными по величине скоростями. Слой, движущийся быстрее, действует с силой на более медленно движущийся слой. Наоборот, медленно движущийся слой тормозит более быстро движущийся слой газа. Силы внутреннего трения, которые возникают при этом, направлены по касательной к поверхности соприкасающихся слоев. Внутреннее трение объясняется потоком импульса, переносимого от слоя к слою.
Сила внутреннего трения определяется законом Ньютона:
– закон Ньютона для вязкого трения (знак минус объясняется тем, что поток импульса переносится в направлении убывания скорости 
).
Здесь dF – сила внутреннего трения, действующая на площадь dS, 
– коэффициент внутреннего трения или динамический коэффициент вязкости, единица измерения которого 
(кинематическим коэффициентом вязкости называют величину 
, где 
– плотность вещества).
Поскольку 
, то силу 
, действующую на площадку S, определим как поток импульса (изменение импульса в единицу времени). Для определенности будем считать 
(концентрация частиц не изменяется, т.е. при теплопроводности вещество не переносится). Тогда 
. Для газа величины переносимого импульса 
, 
. Сила определяется как поток импульса: 
. С учетом 
выражение для силы (потока импульса) примет вид: 
. Из сравнения полученного выражения с законом Ньютона для вязкого трения получаем выражения для динамического и кинематического коэффициентов вязкости для газа:
– динамический коэффициент вязкости;
– кинематический коэффициент вязкости.