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流体动力学中的动量不守恒现象的补充

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流体动力学中的动量不守恒现象的补充
时间:2023-02-06 02:13:34     小编:

志勰

对流体动力学中的动量不守恒现象文中证明原理过程的补充。

流体动力学中的动量不守恒现象

中,仅提出了简单的计算方法,并没有对原理进行解释性的说明。主要是考虑在

物体在介质中运动动力的原理——空气动力

中已经对这个问题进行了解释,因此没有进行说明。这里主要针对

流体动力学中的动量不守恒现象

证明过程中所出现的原理判断性的东西作1下说明。如图:

1、水流冲出水缸的作用力和反作用力的过程

但是,如果在水缸壁上开1个小口,那么我们在对开口环壁(图中高差h1范围)上进行里的积分的时候,那么我们所积分的结果将不能得到总作用力的结果的矢量和为0。而是存在着1个确定量值的矢量。这个力是由于水的重量所形成。这个力的大小就是水流冲出水缸,水缸所获得的反冲力。在

流体动力学中的动量不守恒现象

中,主要计算的就是这个作用力的冲量等于水流冲出水缸所获得的动量,这两个力并不相等。对于理想的情况来说,我想这样证明的方法是适用的。需要说明1下的是,这个过程中,是将小孔处的水的压力当作0进行处理的。

2、在

流体动力学中的动量不守恒现象

中近似处理的作用力

采用上述的方法,对于水流冲出水缸的作用力和反作用力过程,并不是严格成立的,因为近似的处理了1些问题,这个问题分别是粘滞力,水流冲出水缸后的张力。下面我们分别讨论这两个问题。

(1)粘滞力

由于水总是有粘滞系数,那么在水流冲出小口的过程中,水和容器壁之间由于存在粘滞力的关系,而使水缸获得1个作用力,这个作用力的方向是指向水流的方向,这个作用力作用是阻碍水流冲出小孔。和水缸壁小孔的厚度、水和小孔的接触面积、水的粘滞系数有关系。由于水在冲出小孔的过程中其的压力状态不是确定的,因此粘滞系数在小孔的不同位置,也是不同的。在

流体动力学中的动量不守恒现象

中,没有涉及到水缸壁的厚薄问题,因此将这个力略而不计。

(2)张力

关于水的张力问题,是从先生的1个问题中思考得到的,思镜先生的问题是在高压水管上接1根皮管,让高压的水从水管中冲出,那么水管会来回摆动。(思镜先生的问题大概是这样,不是原话)

如果我们将水管拉直,那么水管仍然会摆动,这说明除了由水的压力造成的作用力(

流体动力学中的动量不守恒现象

中的反冲力)之外,还存在其它的作用力形式。

高压水管中的压力是很大的,那么高压的水的密度要略大于普通状态下的水,并且水分子之间的作用也比较强烈,水的状态要远大于1个大气压(普通状态下的水的状态为1个大气压)。当高压状态的水从水管冲出时,水的状态要从高压状态恢复到低压状态,这样水分子之间就会释放出势能,转化为水的瞬时动能。给水管喷头1个瞬时反作用力。这个作用力的施加过程中,是通过水管口壁来实现的,因此会使水管头受到1个作用力,这个作用力的方向和水流的方向是相反的。因此,使水管头扭动的作用力,主要是这个作用力。

但如下的情况例外,如图:

3、在实际的证明过程中,应该是如下的关系:

动量守恒定律的关系在客观情况下的证明为:

水缸获得的冲力+水压作用力+水的粘滞作用力+水的张力冲力=0

但是由于液体是理想的,那么水的粘滞力和水的张力形成的冲力可以略而不计,在客观实际中,这两个力是相削的。那么公式应该为:

水缸获得的冲力+水压作用力=0

但理想情况下的计算不能得到水缸获得的冲力+水压作用力=0,也就是说在理想状态下不能成立。

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