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流体和固体家庭作业帮助

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在物理学中,流体是在施加的剪切应力下不断变形(流动)的物质。流体是物质阶段的一个子集,包括液体,气体,等离子体,以及一定程度上的塑料固体。流体是具有零剪切模量的物质,或者简单来说,流体是不能抵抗施加到其上的任何剪切力的物质。

虽然术语“流体”包括液相和气相,但在通常的使用中,“流体”通常用作“液体”的同义词,而不意味着也可能存在气体。例如,“制动液”是液压油,如果有气体,则不能执行所需的不可压缩功能。这个术语的这种口语使用在医学和营养中也很常见(“需要大量的液体”)。

液体形成自由表面(即,不是由容器产生的表面),而气体不形成。固体和流体之间的区别并不完全明显。通过评估物质的粘度进行区分。愚蠢腻子可以被认为是像固体或流体一样的行为,这取决于观察时间。最好描述为粘弹性流体。有许多证明难以分类的物质的例子。一个特别有趣的是音调,正如昆士兰大学目前运行的音高实验所示。

众所周知,物质分为固体和液体。流体可以进一步分为液体和气体。在学校里教授的是,固体具有一定的形状和一定的尺寸,而液体具有一定的尺寸,但没有确定的形状。他们假定他们倒入的容器的形状。另一方面,气体既没有形状也没有尺寸。他们可以充分填满任何容器并承担其形状。但我们是工程师。我们需要一个更精确的定义。当我们考虑固体或流体对剪切力的响应时,就会出现这种情况。固体在剪切力的作用下在流体变形的同时抵抗剪切力。

流体是在施加的剪切应力下可以流动或连续变形的物质。剪切应力状态是应力平行于材料的表面。因此,术语流体包括液体和气体。

液体和气体当然存在差异。气体容易压缩,而液体几乎不可压缩。液体具有一定的尺寸,但是气体膨胀以填充容纳其的任何密闭容器。然而,在讨论流体的机械性能时,我们只使用与其流动能力相关的液体和气体的性质。因此,相同的基本规律控制液体和气体的静态和动态特性。

与固体不同,流体可以容易地改变其形状,因此它们的机械性能不能像固体的情况一样用刚体的力学来描述。

力与作用于固体的流体的作用方式有所不同。力可以施加到固体的单个点并由其维持;但是力只能被封闭流体的表面施加并维持。在静止的流体中,这样的力总是与表面成直角。静止的液体不能维持切向力;当受到这种力时,流体层将简单地彼此滑动。

因此,通过指定压力P来描述作用在流体上的力,其被定义为每单位表面积的法向力的大小。

P =力/面积

压力是一个标量。

液体显示属性,如:

– 不耐变形,或仅轻微抵抗(粘度),和

– 流动的能力(也被描述为承担容器形状的能力)。这也意味着所有的液体都具有流动性。

这些性质通常是它们不能支持静态平衡中的剪切应力的函数。

固体可以承受剪切应力,并且可以承受压缩和拉伸的正应力。相比之下,理想的流体只能承受称为压力的正常的压缩应力。真实液体显示粘度,因此能够承受低水平的剪切应力。

在固体中,剪切应力是应变的函数,但在流体中,剪切应力是应变速率的函数。这种行为的结果是帕斯卡定律,其描述了压力在表征流体状态中的作用。

根据剪切应力和应变速率之间的关系,流体可以表征为以下之一:

牛顿流体:其中应力与应变速率成正比

非牛顿流体:应力与应变速率不成比例

流变学是变形和流动的科学。固体,液体和行为介于固体和液体之间的所有材料之间的一个常见因素是,如果我们对其中任何一个施加应力或载荷,它们将变形或应变。

Posted on March 25, 2017 in 机械工程

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