Файл: Рабинович, Е. З. Гидравлика учебник.pdf

жидкости реальной, является наличие у последней сил сопротивле­

Встречающиеся в природе и применяемые в технике жидкости, их состояние и поведение при различных гидравлических явлениях находятся в непосредственной зависимости от их физических свойств. Поэтому первой задачей, предшествующей непосредственному изу­ чению гидравлики, является определение физических свойств жидко­ стей, выявление влияющих на них факторов и установление единиц их измерения.

§3. ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Внастоящее время в СССР применяются три следующие основные системы единиц измерения физических величин: физическая, техни­ ческая и международная. В новых государственных стандартах (ГОСТ) международная система рекомендуется как предпочтитель­ ная; сокращенно ее обычно обозначают СИ (система интернацио­ нальная).

Вфизической и международной системах за основные единицы принимаются единицы длины, времени и массы, а в технической системе — единицы длины, времени и силы. Размерности основных единиц измерения сокращенно обозначаются следующими симво­

лами: размерность длины — [L], времени — [Г], массы — [М], силы — [Р].

В физической системе единиц за единицу длины принимается сантиметр (см), за единицу времени — секунда (с) и за единицу массы — грамм (г) — масса одного кубического сантиметра воды при 4° С; в международной системе соответственно — метр (м), секунда (с) и килограмм (кг).

Размерность силы, как это следует из основного уравнения ди­ намики,

Р = та,

где Р — сила, т — масса, а — ускорение, будет

1 Следует иметь в виду, что помимо установленного здесь и общепри­ нятого в гидравлике понятия идеальной жидкости в гидромеханике исполь­ зуется также понятие идеальной сжимаемой жидкости. Сжимаемость, однако, проявляется и становится ощутимой лишь при весьма больших скоростях дви­ жения жидкости, близких к скорости звука. Поэтому в гидравлике, обычно имеющей дело со скоростями, значительно меньшими, фактор сжимаемости, как уже указывалось выше, не учитывают (исключение — гидравлический удар) и оперируют с понятием идеальной несжимаемой жидкости, опуская слово несжимаемая и называя ее просто идеальной жидкостью.

9

Единицей измерения силы в физической системе служит сила, которая массе в 1 г сообщает ускорение, равное 1 см /с2; эта сила на-

Аналогично в международной системе единицей измерения силы является сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение 1 м /с2; ее назы­

В технической системе единиц основными единицами являются: единица длины — метр, единица времени — секунда, единица си л ы - килограмм 1 (вес 1 дм3 дистиллированной воды при 4° С). Размер­ ность массы, как это следует из того же уравнения динамики, опре­ деляется выражением

За единицу массы здесь принимается масса, которая под дей­ ствием силы в 1 кгс получает ускорение 1 м/с2. Эту единицу часто называют технической единицей массы (тем).

Между единицами измерений в физической, международной и тех­ нической системах единиц существует ряд соотношений, которые служат для пересчета данных из одной системы в другую.

Если принять массу т = 1 г и ускорение а — 981 см/с2 (ускоре­ ние силы тяжести), получим силу, равную:

в физической системе

Р= 1г •981см/с2 = 981дина,

вмеждународной системе

Р= 0,001кг. 9,81м/с2 = 0,00981 Н.

Сдругой стороны, эта сила представляет собой вес одного куби­ ческого сантиметра воды, равный в технической системе 0,001 кгс. Отсюда имеем

1Н = 100 ОООдин = 0,102кгс;

1кгс = 981 ОООдин = 9,81 Н.

Поступая подобным образом, можно найти также соотношение между единицами измерения массы в различных системах

Размерности и единицы измерения других физических величин, с которыми приходится иметь дело при гидравлических расчетах, цегко получить как производные от установленных выше основных

1 Обозначается кгс (килограмм-сила).

10

единиц измерения. Они рассматриваются в следующем параграфе и да­ лее — в соответствующих разделах курса. С этой точки зрения весьма полезно ознакомиться с табл. I и II (см. приложение, стр. 290—292), в которых приведены размерности и единицы измерения основных физических величин в различных системах и даны соотношения для их пересчета из одной системы в другую, а также даны соотношения между метрическими и английскими единицами измерения.

Естественно, и тем не менее это следует особо подчеркнуть, что при проведении расчетов все величины необходимо обязательно вы­ ражать в одной и той же системе единиц. Несоблюдение этого оче­ видного правила и неправильный пересчет различных данных из одной системы в другую могут явиться причиной грубых ошибок.

§ 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ

Плотность. Плотностью называют количество массы жидкости, содержащееся в единице объема. Плотность обозначается греческой буквой р1*и определяется из следующего соотношения:

Единицы измерения плотности: в международной системе

в физической системе

[р]4>= - ^ Г ’

Между этими единицами измерения легко установить соотноше­ ния позволяющие переходить из одной системы единиц в другую. Имеем

имеем также

[р]ф _ г м3 [р]т см3 тем ’

1 Буквы греческого алфавита, часто применяемые для обозначений в гид­ равлике и других технических науках, приведены в табл. III (см. приложение).

И

сопоставляя между собой величины плотностей, выраженных в раз­ личных системах, мы получим следующее соотношение:

Рм = ЮООрф = 9,81рт.

Плотности обычных капельных жидкостей (исключение — ртуть) близки к плотности воды и весьма слабо изменяются с изменением давления и температуры.

С увеличением температуры плотность жидкости, как правило, уменьшается. Некоторым исключением из этого общего правила является вода в интервале температур от 0 до 4° С, имеющая наиболь­ шую плотность при 4° С.

Ниже приводятся значения плотности для некоторых жидкостей

(см. табл. 1).

Для пересчета плотности нефтепродуктов при атмосферном да­

п л о т н о с т и — безразмерного отвлеченного числа, представля­ ющего собой отношение плотности данной жидкости к наибольшей плотности дистиллированнной воды, взятой при 4° С.

Удельный вес. Удельным весом, или объемным весом жидкости (удельной силой тяжести) называется вес единицы ее объема

12