第一章：连续体力学课件.ppt

1、1第一章：连续第一章：连续体力体力学学 连续体力学又称连续介质力学，包括固体的弹性力学和流体力学。连续体的共同特点是其内部质点之间可以有相对运动。从宏观上看，连续体可以有形变或非均匀流动。处理连续体的办法是不再把它看成一个个离散的质点，而是取“质元”，即有质量的体积元。在连续体力学中，力不再看成是作用在一个个离散的质点上，而看成是作用在质量元的表面上。本章主要研究固体的弹性性质、液体的表面性质、液体的流动性质和黏滞性质，这些性质无疑对农业和生物学中是非常重要的。2本章重点：本章重点：1 1、掌握应变、应力及杨氏模量（掌握应变、应力及杨氏模量（Young modulus）的概念。的概念。2 2、

2、掌握、掌握静止流体内的基本静止流体内的基本概念及压强、表面张力概念及压强、表面张力。3 3、掌握拉普拉斯公式。、掌握拉普拉斯公式。4 4、掌握连续性原理和、掌握连续性原理和伯努力方程伯努力方程。5 5、掌握、掌握粘滞定律、泊肃叶公式和斯脱克斯公式。粘滞定律、泊肃叶公式和斯脱克斯公式。3一、物质的基本性质：一、物质的基本性质：1、物质世界的结构层次：、物质世界的结构层次：宇观、宇观、宏观、介观、微观。宏观、介观、微观。2、物质存在的基本形式、物质存在的基本形式：实物粒子和场实物粒子和场。（1）物质的结构、组成）物质的结构、组成。（。（2）物质间的相互作用。物质间的相互作用。四种相互作用四种相互作

3、用：引力相互作用，电磁相互作用，强 相互作用和弱相互作用。42.非晶体(amorphous)无规则对称的外形，加热熔化时也没有确定的熔点，在微观上分子排列无序（或近程有序），这类固体称非晶体。非晶体有许多类型，玻璃体、弹性体和塑性体是其中最主要的类型。生物材料大多属于非晶体。51.31-2673、物质的四种形态、物质的四种形态：（1）固体：晶体、非晶体、准晶体。）固体：晶体、非晶体、准晶体。（2）液体。）液体。（3）气体。）气体。（4）等离子体。）等离子体。4、物质的能量、物质的能量：（1）能量守恒定律。）能量守恒定律。（2）物质和能量。）物质和能量。2CmE8二、二、应变与应力应变与应力 1

4、、固体的形变包括拉伸压缩、剪切、扭转和弯曲四种。、固体的形变包括拉伸压缩、剪切、扭转和弯曲四种。2、拉伸应变（、拉伸应变（tensile strain）：在外力作用下发生的）：在外力作用下发生的 相对形变。相对形变。0ll 3、应力（应力（stress）：作用在物体内部单位面积上的：作用在物体内部单位面积上的 作用力。作用力。图1-7SfSfS 0limSfdd9100llE拉 在拉伸应变中在拉伸应变中在体应变中在体应变中0VVK体在剪切应变中在剪切应变中dxG剪E、K、G分别称杨氏模量（分别称杨氏模量（Young modulus）、体积）、体积模量（模量（bulk modulus）和切变模量

5、（）和切变模量（shear modulus）。）。11例例1：弹跳蛋白是一种存在于跳蚤的弹跳机构和昆弹跳蛋白是一种存在于跳蚤的弹跳机构和昆虫的飞翔机构中的弹性蛋白，其杨氏模量接近于橡虫的飞翔机构中的弹性蛋白，其杨氏模量接近于橡皮。今有一个截面积为皮。今有一个截面积为 30cm2的弹跳蛋白，施加的弹跳蛋白，施加 270N的力后其长度为原长的的力后其长度为原长的 1.5倍，求弹跳蛋白的倍，求弹跳蛋白的杨氏模量。杨氏模量。物体内部某截面上的应力物体内部某截面上的应力 解：解：Sf0llE拉5204270 11.8 10 N m30 10(1.5 1)FlES l12三、液体的结构：三、液体的结构：（

6、了解）（了解）1 1、结构：大多数液体都是以分子为基本结构单元。、结构：大多数液体都是以分子为基本结构单元。分子之间的键联主要是范德瓦耳斯键。分子之间的键联主要是范德瓦耳斯键。液体的结构特征是近程有序、远程无序。液体的结构特征是近程有序、远程无序。2、液体的分类：液体的分类：（1）极性液体极性液体(polar liquid)：由带极性的分子组成的液体。由带极性的分子组成的液体。这种液体分子的正负电部分不相重合而使分子具有极性。这种液体分子的正负电部分不相重合而使分子具有极性。（2）非极性液体非极性液体(non-polar liquid)又称范德瓦耳斯液体。又称范德瓦耳斯液体。特特 征是液体的分

7、子不带电荷或没有极性征是液体的分子不带电荷或没有极性,分子之间主要依靠分子之间主要依靠 微弱的分子力联系起来。微弱的分子力联系起来。13（3 3）金属液体金属液体(metallic liquid)(metallic liquid)：液体的导电性和导液体的导电性和导 热性都很好热性都很好 。（4 4）量子液体量子液体(quantum liquid)：超流体超流体(super liquid)，超流体的黏滞性很小，是一种量子化效应。超流体的黏滞性很小，是一种量子化效应。3 3、水（、水（H H2 2O O）：）：水分子是极性分子水分子是极性分子 ，是溶剂。是溶剂。在植物体的总重量中，在植物体的总重量

8、中，80809090是水，在动物体中是水，在动物体中 水也要占水也要占7070之多。之多。144 4、液晶：在一定温度下，晶体变成清亮透明的液态。、液晶：在一定温度下，晶体变成清亮透明的液态。特点特点：1）力学性质象液体。）力学性质象液体。2）光学性质象晶体。）光学性质象晶体。应用应用：1）LCD 2）液晶热象技术液晶热象技术5、液晶与生物膜：细胞膜即为液晶态，生物液晶。液晶与生物膜：细胞膜即为液晶态，生物液晶。调节与外界的物质、能量、信息的传输。相变将造调节与外界的物质、能量、信息的传输。相变将造成膜结构与功能的破坏，可研究疾病的防治和治疗。成膜结构与功能的破坏，可研究疾病的防治和治疗。15

9、16四、静止流体内的四、静止流体内的压强压强：1、静止流体内一点的压强：静止流体内一点的压强：应力：应力：sfTS0lim压强：静止流体内部应力的大小压强：静止流体内部应力的大小sfPS0lim流体静压力垂直器壁流体静压力垂直器壁单位单位：SI “帕”“Pa”172 2、静止流体内压强分布、静止流体内压强分布:（掌握）（掌握）(1)(1)等高的地方压强等高的地方压强相等相等ABPAPBSSBCSSPBPC0SPsPBABAPP静止流体中所有等高的地方压强相都等静止流体中所有等高的地方压强相都等(2)(2)高度相差高度相差h h的两点间压强差为的两点间压强差为gh0SPSghSPCBghPPBC

10、0PhPghPP0183 3、帕斯卡帕斯卡原理：原理：作用在密闭容器中流体作用在密闭容器中流体 上的压强等值地传到流体各处和器壁上。上的压强等值地传到流体各处和器壁上。hABfsPSfP 应用：夜压机应用：夜压机p2PS1PS12SS 12PSPS 194、阿基米得原理：物体在流体中所受的浮力等于该物、阿基米得原理：物体在流体中所受的浮力等于该物 体排开同体积流体的重量。体排开同体积流体的重量。dsh面元面元dsds受力受力sghdf d应用：比重计应用：比重计dVgf20h/gh)l(PsPFsinddd0NglhlhPhlghPFF820500103.760sin2160sind)(d。例

11、题例题:水坝长水坝长1.0km，水深，水深5.0m，坡度角，坡度角60，求水对，求水对坝身的总压力。坝身的总压力。解解:21五、流体的五、流体的表面张力表面张力:（重点）（重点）1、液体的表面现象：由液体与其它物质存在接触界面而产、液体的表面现象：由液体与其它物质存在接触界面而产 生的生的 有关现象。有关现象。2、表面层：液面下厚度等于分子力作用半径的一薄层液体。、表面层：液面下厚度等于分子力作用半径的一薄层液体。3、表面能：表面层中所有分子高出液体内部分子的那部分、表面能：表面层中所有分子高出液体内部分子的那部分 势能的总和。势能的总和。4、表面张力、表面张力:液体与液体或液体与气体分界面上

12、存在的液体与液体或液体与气体分界面上存在的 应力。应力。lflff222324is called coefficient of surface tension.The unit of it is1mNlf标志着通过单位长度分界线两边液面之间的相互作用力标志着通过单位长度分界线两边液面之间的相互作用力外力作功外力作功SxlxfA2表面能增量表面能增量SAESASEWl25讨论讨论（Discussion）：）：影响表面张力系数的因素。影响表面张力系数的因素。（1 1）液体自身的性质。）液体自身的性质。（2 2）温度。）温度。（3 3）相邻物质的化学性质。）相邻物质的化学性质。（4 4）杂质（表面活

13、性物质）杂质（表面活性物质）。测量测量表面张力的表面张力的方法方法 ：拉脱法拉脱法 2Wl26液滴液滴法法 2fRdm gWnfWm gnd27例：例：把一个半径为把一个半径为5cm的金属细圆环从液体中拉出，圆环的金属细圆环从液体中拉出，圆环环绕的平面与液体表面平行。已知，刚拉出圆环时需用力环绕的平面与液体表面平行。已知，刚拉出圆环时需用力28.310-3N。若忽略圆环的重力，该液体的表面张力系数。若忽略圆环的重力，该液体的表面张力系数 为多少为多少?1223105.410514.34103.284mNRF解：表面张力解：表面张力Rf2228小小 结结2 2、静止流体内压强分布、静止流体内压强

14、分布 （掌握）。（掌握）。3 3、流体的流体的表面张力及表面张力系数表面张力及表面张力系数 （重点）。（重点）。1、掌握应变、应力及杨氏模量的概念及计算。、掌握应变、应力及杨氏模量的概念及计算。Sf0llE拉ghPPBClfSASE29诺诺 贝贝 尔尔瑞典著名化学家阿尔弗里德瑞典著名化学家阿尔弗里德.伯恩纳德伯恩纳德.诺贝尔诺贝尔（Alfred Alfred Bernhard NobelBernhard Nobel）(1833-1896)(1833-1896)，一生致力于化学方面的研究和化一生致力于化学方面的研究和化学工业的发展学工业的发展.1895.1895年年1111月，诺贝月，诺贝尔在其

15、签署的遗嘱中表示尔在其签署的遗嘱中表示：将遗将遗产作为设立诺贝尔奖金的基金，产作为设立诺贝尔奖金的基金，每年用基金的利息，奖励那些对每年用基金的利息，奖励那些对人类文化科学事业做出巨大重大人类文化科学事业做出巨大重大贡献的人。贡献的人。物物 理理 学学 史史 介介 绍绍：30 当时诺贝尔的遗产约有当时诺贝尔的遗产约有三千三百万瑞典克朗三千三百万瑞典克朗。诺贝尔奖奖项包括诺贝尔奖奖项包括物理、化学、生理或医学、文学物理、化学、生理或医学、文学及和平奖项，及和平奖项，19011901年首次颁发，年首次颁发，诺贝尔在遗嘱诺贝尔在遗嘱中表示，中表示，获奖人不分国籍、种族、宗教信仰和意识获奖人不分国籍、

16、种族、宗教信仰和意识形态影响，只看其对世界科学文化事业发展的贡献；形态影响，只看其对世界科学文化事业发展的贡献；奖励包括金质奖章、证书和奖金支票。奖励包括金质奖章、证书和奖金支票。诺贝尔经济诺贝尔经济学奖学奖并非诺贝尔遗嘱中提到的五大奖项之一，它是并非诺贝尔遗嘱中提到的五大奖项之一，它是由瑞典银行在由瑞典银行在1968年为纪念诺贝尔而增设的，其评年为纪念诺贝尔而增设的，其评选标准与其它奖项是相同的，选标准与其它奖项是相同的，19691969年第一次颁奖年第一次颁奖。简简 介介31诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖诺贝尔奖章诺贝尔奖章32 物物 理理 学学 拓拓 展展 介介 绍绍：环境物理学主要研究范围是

17、大自然中的物理变化环境物理学主要研究范围是大自然中的物理变化引起人类生存环境的改变，污染物迁移及分布的规律，引起人类生存环境的改变，污染物迁移及分布的规律，以及研究环境问题时所采用的物理原理与方法。其中以及研究环境问题时所采用的物理原理与方法。其中最主要的是应用物理手段研究和解决在环境中存在的最主要的是应用物理手段研究和解决在环境中存在的污染问题，物理污染的产生机理、发展变化、对人类污染问题，物理污染的产生机理、发展变化、对人类的影响以及预防和治理对策等等，目的是为人类创造的影响以及预防和治理对策等等，目的是为人类创造一个适宜的物理环境。环境物理学根据研究的对象一个适宜的物理环境。环境物理学根

18、据研究的对象可分为环境声学、环境光学、环境热学、环境电磁学可分为环境声学、环境光学、环境热学、环境电磁学和环境空气动力学等分支学科。和环境空气动力学等分支学科。33作业：作业：P P5858页页练习题练习题:第第1-6题，题，第第1-71-7题。题。注意：做题要规范，注重分析和逻辑。注意：做题要规范，注重分析和逻辑。预习：毛细现象、预习：毛细现象、3 3液体的流动性质液体的流动性质34六、拉普拉斯公式六、拉普拉斯公式（Laplace formula）：1 1、推导：、推导：球冠形液体在外部大气压力球冠形液体在外部大气压力2pr外球冠形液体在内部大气压力球冠形液体在内部大气压力2pr内sinff

19、fsinsinfll 2sinfr 3522fprpr外内2 sin/ppr内外2/ppR内外凸形球面液膜凸形球面液膜 凹形球面液膜凹形球面液膜 2/ppR内外-平面平面?外内PP36问题问题1 1：一个膜厚度很薄的圆形肥皂泡，一个膜厚度很薄的圆形肥皂泡，假定泡内外均为空气假定泡内外均为空气,泡内外的压泡内外的压 强差为多少？强差为多少？AC B问题问题2 2：已知已知 R R1 1 、R2、求：求：h hABh372 2 静止流体的性质（毛细现象）静止流体的性质（毛细现象）一、润湿与不润湿现象：一、润湿与不润湿现象：（毛细管永动机引入）（毛细管永动机引入）1 1、基本概念：、基本概念：（1）

20、润湿与不润湿）润湿与不润湿（2）附着层）附着层（3）内聚力与附着力）内聚力与附着力（4）用能量观点润湿与不润湿）用能量观点润湿与不润湿382 2、接触角、接触角 ：接触液处面与固：接触液处面与固体表面体表面 切线之间的夹角。切线之间的夹角。与固体、液体的性质有关与固体、液体的性质有关取固体表面的切线指向液体的内部取固体表面的切线指向液体的内部2/液体润湿固体液体润湿固体2/液体不润湿固体液体不润湿固体0完全润湿完全润湿完全不润湿完全不润湿应用：农药、犁、除草剂、金属陶瓷。应用：农药、犁、除草剂、金属陶瓷。393 3、毛细现象、毛细现象:液体在毛细管中上升或下降的现象液体在毛细管中上升或下降的现

21、象(掌握）掌握）cosRr 0PPPCB液体在毛细管中上升液体在毛细管中上升(或下降或下降)高度高度原因：（原因：（1）润湿与不润湿）润湿与不润湿 （2）表面张力）表面张力RPPA20ghRPPPCB20grgRhcos22ghPPAB40讨论讨论（Discussion）：）：2/液体润湿固体液体润湿固体,h0,上升。上升。2/液体不润湿固体，液体不润湿固体，h0,下降。下降。二、二、Applications of agriculture and biology：1、土壤中的液态水、土壤中的液态水(悬着水悬着水)：41思考题思考题1-5:在自然界中经常会出现这样一种现象。在在自然界中经常会出现

22、这样一种现象。在傍晚，地面是干燥的，而在清晨，地面却变得湿润了。傍晚，地面是干燥的，而在清晨，地面却变得湿润了。试解释这种现象的成因。试解释这种现象的成因。思考题思考题1-4:土壤中的液态水土壤中的液态水(悬着水悬着水)。422、气体栓、气体栓塞现象：现象：当液体在毛细管中流动时，如果管中出现了气泡，液当液体在毛细管中流动时，如果管中出现了气泡，液体的流动就要受到阻碍，气泡产生多了，就能堵住毛细管，体的流动就要受到阻碍，气泡产生多了，就能堵住毛细管，使液体不能流动，这种现象称为使液体不能流动，这种现象称为气体栓塞现象气体栓塞现象43例题：将一充满水银的气压计管的开口浸入一容器中，例题：将一充满

23、水银的气压计管的开口浸入一容器中，如图，已知管子的曲率半径、密度、表面张力系如图，已知管子的曲率半径、密度、表面张力系 数、管内外的水银面的高度差数、管内外的水银面的高度差h=758mm，试求大，试求大 气压强？气压强？44小小 结结2 2、润湿与不润湿现象：润湿与不润湿现象：（掌握）。（掌握）。3 3、毛细现象毛细现象:（重点）。（重点）。4 4、朱伦、朱伦公式公式：（重点）（重点）grgRhcos225、液体的定常流动：、液体的定常流动：（掌握）。（掌握）。1 1、拉普拉斯公式拉普拉斯公式（Laplace formula）：（重点）（重点）2/ppR内外2/ppR内外-45杨杨 振振 宁（

24、宁（1922 ）1957年荣获诺贝尔物理学奖。年荣获诺贝尔物理学奖。李政道、杨振宁（华裔美李政道、杨振宁（华裔美国人）否定了弱相互作用国人）否定了弱相互作用下的宇称守恒定律，使基下的宇称守恒定律，使基本粒子研究获重大进展。本粒子研究获重大进展。主要贡献：主要贡献：物物 理理 学学 史史 介介 绍绍：美籍华裔物理学家。美籍华裔物理学家。46李李 政政 道（道（1926 ）1957年荣获诺贝尔物理学奖。年荣获诺贝尔物理学奖。主要贡献：主要贡献：李政道、杨振宁（华裔美李政道、杨振宁（华裔美国人）否定了弱相互作用国人）否定了弱相互作用下的宇称守恒定律，使基下的宇称守恒定律，使基本粒子研究获重大进展。本

25、粒子研究获重大进展。美籍华裔物理学家。美籍华裔物理学家。47作业：作业：P P5858页页练习题练习题:第第1-91-9题。题。注意：做题要规范，要独立、及时完成作业。注意：做题要规范，要独立、及时完成作业。预习：预习：3 3液体的流动性质液体的流动性质(伯努力方程伯努力方程)4 4流体的粘滞性流体的粘滞性481、理想流体、理想流体（Ideal fluid）：完全不可压缩的无粘滞性流体。：完全不可压缩的无粘滞性流体。一、液体的定常流动：一、液体的定常流动：（掌握）（掌握）3、流线、流线（Stream line）和流管（和流管（Flow tube）：）：ABAvBv3 3液体的流动性质液体的流动

26、性质2、不定常流动：、不定常流动：x,y,z,tvv定常流动：定常流动：（Steady flow）x,y,zvv49二、连续性原理二、连续性原理（The principle of continuity）(重点）重点）：如果流体不可压缩如果流体不可压缩211 12 2Sv tS v t 1122S vS v在物理实质上它体现了流体在流动中质量守恒。在物理实质上它体现了流体在流动中质量守恒。Note:vdsis flow capacity讨论讨论（Discussion）：）：50三、伯努力方程及应用：三、伯努力方程及应用：（重点）（重点）1、伯努力方程的推导：、伯努力方程的推导：功能原理：功能原理

27、：EEEAApk非内外假设流体没有粘性，管壁对它没有摩擦力，那么，假设流体没有粘性，管壁对它没有摩擦力，那么，管壁对这段流体的作用力垂直于它的流动方向，管壁对这段流体的作用力垂直于它的流动方向，因而不作功。所以流动过程中，除了重力之外，因而不作功。所以流动过程中，除了重力之外，只有在它前后的流体对它作功。只有在它前后的流体对它作功。BernoulliBernoulli1700-17821700-17825121AEE外121 1 12 2 2AAApSv t pSv t 外12ApVpV外 21abbbaaabbbaaE EEEEEEEE 2222111122Em vm ghm vm gh 5

28、2mV12ApVpV外整理：整理：221112221122pvghpvgh伯努利方程伯努利方程(Bernoullis equation)(Bernoullis equation)对作稳定流动的理想流体，用这个方程对确定流体对作稳定流动的理想流体，用这个方程对确定流体内部压力和流速有很大的实际意义，在水利、造船、内部压力和流速有很大的实际意义，在水利、造船、航空等工程部门有广泛的应用。航空等工程部门有广泛的应用。53讨论讨论（Discussion）：）：适用范围：不可压缩、无粘滞性、稳定流动、适用范围：不可压缩、无粘滞性、稳定流动、同一条流管中的各点。同一条流管中的各点。221112221122

29、pvghpvgh例题：欲用内径为例题：欲用内径为1cm1cm的细水管将地面上内径为的细水管将地面上内径为2cm2cm 的粗水管中的水引到的粗水管中的水引到5m5m高的楼上。已知粗水管中高的楼上。已知粗水管中 的水压为的水压为4 410105 5PaPa，流速为，流速为4m4ms s1 1。若忽略水的。若忽略水的 黏滞性，问楼上细水管出口处的流速和压强为多黏滞性，问楼上细水管出口处的流速和压强为多 少？少？54（1）小孔流速）小孔流速0p0p20021vpghp由伯努力方程由伯努力方程得小孔流速得小孔流速ghv2流量流量vSQVS为小孔的截面积为小孔的截面积AhABhB虹吸现象虹吸现象从虹吸管管

30、口吸出的液体速度为：从虹吸管管口吸出的液体速度为：)(2BAhhgv2、伯努力方程的应用：、伯努力方程的应用：（掌握）（掌握）55小孔流速（Flow speed of a small hole）56B2vgh22AABB1122pvghpvAB0pppA0v?,B0AvppghppvA2)(20B57（2）皮托）皮托(pitot)管原理：管原理：测速度测速度(注意）注意）hABhAB0,BAvvv测液体测液体BAAPvP221,)(2ABAPPvhgPPPAB液体流速为液体流速为ghvA2测气体测气体气体流速为气体流速为为液体密度为气体密度ghP2ghvA58（3）汾丘里流量计原理：）汾丘里流

31、量计原理：22AABB1122pvpvABppgh22BA2vvg hAABBSvS v2AB22AB2ghSvSSB BBA22AB2VghqS vS SSS59AB（4）空吸作用：）空吸作用：常量221vgP常量Sv喷雾器喷雾器水流抽气机水流抽气机ABC604 4液体的液体的粘滞粘滞性质性质一、实际流体的粘滞性：一、实际流体的粘滞性：1、层流、层流（1aminar flow)：2、粘滞力粘滞力（Internal friction force）粘滞性粘滞性（Viscosity）3、粘滞定律、粘滞定律（Newtons law of viscosity）：）：61yYv1v2yvvyv12ydv

32、dyvy0lim速度梯度速度梯度粘滞定律粘滞定律Sydvdf粘滞系数粘滞系数与流体本身性质有关与流体本身性质有关温度温度液体液体气体气体单位单位:saP3、粘滞定律、粘滞定律（Newtons law of viscosity）：理解）：理解62牛顿型液体牛顿型液体(Newtons liquid)(Newtons liquid)：如果仅与液体的：如果仅与液体的组成及温度有关，而与切应力和速率变化率无关。组成及温度有关，而与切应力和速率变化率无关。一般较稀的液体如水、牛奶、糖溶液等均属于此类。一般较稀的液体如水、牛奶、糖溶液等均属于此类。液体液体温度温度/液体液体温度温度/水水酒精酒精蓖麻油蓖麻油

33、0 02020808020200 020201.7921.7921.0051.0050.3570.3571.61.653005300986986甘油甘油轻机油轻机油血浆血浆2020373737378308303423422.52.53.53.5表表1-4 1-4 几种液体的的黏滞系数（单位：几种液体的的黏滞系数（单位：310 Pa s63思考题思考题1-6:连续性原理和伯努利方程是根据什么原连续性原理和伯努利方程是根据什么原理推出的？它们的使用条件是什么？如果液体有黏理推出的？它们的使用条件是什么？如果液体有黏滞性，伯努利方程还能使用吗？滞性，伯努利方程还能使用吗？64粘滞流体的运动规律：粘滞

34、流体的运动规律：了解了解理想流体：理想流体：221112221122pvghpvgh粘滞流体？粘滞流体？wghvpghvp222121212121讨论讨论（Discussion）：）：1、粘滞流体在粗细均匀的水平管道中作稳定流动。粘滞流体在粗细均匀的水平管道中作稳定流动。wpphhvvBABABA,652、水在横截面相同的渠道中作稳定流动。水在横截面相同的渠道中作稳定流动。gwhhppvvBABABA,66小小 结结1 1、伯努力方程及应用：伯努力方程及应用：（重点）。（重点）。2 2、层流层流、粘滞力、粘滞性粘滞力、粘滞性（掌握）。（掌握）。3 3、粘滞定律粘滞定律（理解）。（理解）。221

35、112221122pvghpvghSydvdf1122S vS v4、粘滞流体的运动规律：、粘滞流体的运动规律：了解了解wpphhvvBABABA,gwhhppvvBABABA,671901年荣获诺贝尔物理学奖。年荣获诺贝尔物理学奖。主要贡献：主要贡献：Wilhelm K.RoentgenW.K.伦琴伦琴(1845-1923)德国物理学家。德国物理学家。发现发现X X射线。射线。物物 理理 学学 史史 介介 绍绍：681968年荣获诺贝尔物理学奖。年荣获诺贝尔物理学奖。主要贡献：主要贡献：物物 理理 学学 史史 介介 绍绍：美国物理学家。美国物理学家。Luis W.Alvarez(1911-1

36、988)L.W.阿尔瓦列兹阿尔瓦列兹对基本粒子物理学的决定性的贡献，对基本粒子物理学的决定性的贡献，特别是通过发展氢气泡室和数据分特别是通过发展氢气泡室和数据分析技术而发现许多共振态。析技术而发现许多共振态。69钱学森钱学森(1911-)物物 理理 学学 史史 介介 绍：绍：浙江省杭州市人，空气动力学家，中国科学院浙江省杭州市人，空气动力学家，中国科学院院士，中国工程院院士。院士，中国工程院院士。1934年毕业于上海交通大学，年毕业于上海交通大学，1935年赴美国麻省年赴美国麻省理工学院留学，翌年获硕士学位，后入加州理工学理工学院留学，翌年获硕士学位，后入加州理工学院，院，1939年获航空、数

37、学博士学位后留校任教并从年获航空、数学博士学位后留校任教并从事应用力学和火箭导弹研究。事应用力学和火箭导弹研究。1955年回国年回国.1956年年提出提出建立我国国防航空工业意见书建立我国国防航空工业意见书，最先为中，最先为中国火箭导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案国火箭导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案。协助周恩来、聂荣臻筹备组建火箭导弹研制机。协助周恩来、聂荣臻筹备组建火箭导弹研制机构构国防部第五研究院，国防部第五研究院，1956年年10月任该院院长月任该院院长。此后长期担任我国火箭导弹和航天器研制的技术。此后长期担任我国火箭导弹和航天器研制的技术领导职务，并以他在总体、动力、制导

38、、气动力、领导职务，并以他在总体、动力、制导、气动力、结构、材料、计算机、质量控制和科技管理等领域结构、材料、计算机、质量控制和科技管理等领域的丰富知识，为中国火箭导弹和航天事业的创建与的丰富知识，为中国火箭导弹和航天事业的创建与发展作出了杰出的贡献。发展作出了杰出的贡献。“两弹一星功勋奖章两弹一星功勋奖章”获得者。获得者。70作业：作业：P P5858页页练习题练习题:第第1-101-10题、第题、第1-111-11题、题、第第1-12题题。预习：预习：4 4流体的粘滞性流体的粘滞性(泊肃叶公式泊肃叶公式)5 5斯脱克斯公式斯脱克斯公式 数学方法为物理学研究提供精确的形式化语言和表述工具。数

39、学方法为物理学研究提供精确的形式化语言和表述工具。第第1-111-11题提示：题提示：时时R出现最大值。出现最大值。时，当0dhdR71一、泊肃叶公式一、泊肃叶公式（Poiseulle formula）：掌握）：掌握1、推导：、推导：72221)(rPPFdd2ddvvfSrlyy 当液体元在流动过程中作匀速直线运动时，当液体元在流动过程中作匀速直线运动时，F=fF=f。212d2dvrlpprrlrdrppdv2)(12lrdrppdvrRv2)(12073泊肃叶速度公式泊肃叶速度公式:22124ppvRrl212m4ppvRl泊肃叶流量公式泊肃叶流量公式:dd2dVqv Svr r2212

40、02 d4RVppqRrr rl4128VppRql74VqvS212m182Rvppvl2、应用：、应用：（了解）（了解）（1）血液中红细胞的轴流现象。）血液中红细胞的轴流现象。（2）流阻。）流阻。4128VppRql48xlRR12VxppqR75（3 3）植物的矮化研究植物的矮化研究 :若令若令:xkR S/l由由4128VppRqlVqvS12ppkvl（4 4）对非水平管对非水平管 ：48VRqg hpl 763、测量粘滞系数：、测量粘滞系数：4218RLPPQv由由可得可得LQvghR84若测出流量若测出流量Qv、管径管径R用48RLR21RPPQv得达西定理达西定理77二、斯脱克

41、斯公式二、斯脱克斯公式（Stokes formula）：掌握）：掌握Stokes1、斯脱克斯公式：、斯脱克斯公式：vrf62、收尾速度收尾速度(terminal velocity)或或沉降速度沉降速度 （dimentation velocity)：小球所受粘滞阻球所受粘滞阻 力与浮力之力与浮力之 和与重力平衡和与重力平衡,小球开始作匀速小球开始作匀速 直线下落时的速度。直线下落时的速度。斯托克斯,Stokes(1819-1903),是英国数学家，物理学家。7833T044633rgrvrg02T29grv提供了一种测量液体黏滞系数的方法：提供了一种测量液体黏滞系数的方法：沉降沉降法法，也可以也

42、可以估计沉降物体的大小估计沉降物体的大小(即即r r)（Measurement of r）。02T29vgr讨论讨论（Discussion）：）：79讨论讨论（Discussion）：）：Separate technique of centrifuge022T29vx r不同大小的颗粒将在离心介质中形成不同的界面，从不同大小的颗粒将在离心介质中形成不同的界面，从而可将不同的颗粒区分开来。而可将不同的颗粒区分开来。其中，其中，x x为沉降颗粒到转轴的距离，为沉降颗粒到转轴的距离，为离心加速度。为离心加速度。2x离心分离技术（Separate technique of centrifuge）80思

43、考题思考题1-8：泊肃叶公式和斯托克斯公式的使用条泊肃叶公式和斯托克斯公式的使用条 件是什么？件是什么？8120)(92grVT210)(29tsrmr51050.2例题：例题：沉降法也可用于测定土壤颗粒的大小。若已知沉降法也可用于测定土壤颗粒的大小。若已知20时土粒密度为时土粒密度为2.65103kgm3，水的密度为，水的密度为9.98102kgm3，水的黏滞系，水的黏滞系数为数为1.005103Pas,土粒在水中匀速下降土粒在水中匀速下降0.15m时所需的时所需的时间为时间为67s。土粒的半径为多少。土粒的半径为多少?可解出可解出带入数据得带入数据得解：沉降速度的公式解：沉降速度的公式82

44、 三、雷诺数（三、雷诺数（Reynold number）和流体相似率：和流体相似率：了解了解1、层流、层流（1aminar flow)：2、湍流湍流(turbulent flow)：（21世纪世纪100个科学难题。）个科学难题。）3 3、雷诺数雷诺数(Reynold(Reynold number)number)：DvRe对于一般的圆形管道流，对于一般的圆形管道流，ReRe约为约为2000200026002600。8384讨论讨论（Discussion）：）：（1）判据。）判据。（2）标度对称性。（水利、航空、航天、建筑等）标度对称性。（水利、航空、航天、建筑等）四、生物流体力学：四、生物流体力

45、学：了解了解1、定义：用流体力学的方法研究生物流体的运动规律。、定义：用流体力学的方法研究生物流体的运动规律。2、研究对象：生物体内流体的运动及外部流体对生物、研究对象：生物体内流体的运动及外部流体对生物 体运动规律的影响。体运动规律的影响。生物流体的运动规律非常复杂。生物流体的运动规律非常复杂。85小小 结结1 1、泊肃叶公式泊肃叶公式：（重点）。（重点）。2 2、斯脱克斯公式：斯脱克斯公式：（掌握）。（掌握）。3、粘滞系数的测定方法：粘滞系数的测定方法：（重点）（重点）22124ppvRrl4128VppRqlvrf6LQvghR84沉降沉降法法02T29grv 4 4、雷诺数和流体相似率

46、：、雷诺数和流体相似率：了解了解861.1.主要概念主要概念:表面张力表面张力,表面系数表面系数,稳定流动稳定流动,理想流理想流 体体、粘滞系数、粘滞系数、层流层流、粘滞力、粘滞力、雷诺数雷诺数.2.2.主要公式主要公式:lfRppoutin2ghhcos2Cdsvdsv2211222212112121ghvpghvp第一章第一章:小小 结结wghvpghvp222121212121873.3.重点重点:表面张力及伯努利方程表面张力及伯努利方程,泊肃叶公式，泊肃叶公式，斯脱克斯斯脱克斯公式，公式，粘滞系数的测定方法。粘滞系数的测定方法。rvf622124ppvRrl4128VppRql02T2

47、9grv881.连续性原理的本质是理想流体在流动中连续性原理的本质是理想流体在流动中_守恒。守恒。练习题练习题2.作用在物体内部单位面积上的作用力称为（作用在物体内部单位面积上的作用力称为（）（A）应变）应变 （B）应力）应力 （C）内力）内力 （D）压力）压力3.一个厚度很薄的圆形肥皂泡，半径为一个厚度很薄的圆形肥皂泡，半径为R，肥皂液的表面张力系数为，肥皂液的表面张力系数为 ;泡内外都是空气，则泡内外的压强差是（泡内外都是空气，则泡内外的压强差是（）5、在自然界中经常会出现这样一种现象。在傍晚，地面是干燥、在自然界中经常会出现这样一种现象。在傍晚，地面是干燥的，而在清晨，地面却变得湿润了。

48、试解释这种现象的成因。的，而在清晨，地面却变得湿润了。试解释这种现象的成因。4流体的流动状态可用一个特殊的参数组合来判流体的流动状态可用一个特殊的参数组合来判,这个参数组合这个参数组合称称 。896.流体力学的基本方程是流体力学的基本方程是Bernoulli方程，这一方程是根据方程，这一方程是根据_原理导出的。原理导出的。7.在农药或液肥的研制中，表面张力的测量是必要的。请简述在农药或液肥的研制中，表面张力的测量是必要的。请简述一种测量表面张力的方法。一种测量表面张力的方法。8.Poiseuille速度公式可以相当准确地反映植物导管和动物血管内速度公式可以相当准确地反映植物导管和动物血管内液体

49、的流动规律，请导出这个公式。液体的流动规律，请导出这个公式。9.沉降法是测量液体粘滞系数的一种有效方法，请沉降法是测量液体粘滞系数的一种有效方法，请 由斯托克斯公由斯托克斯公 式出发说明测量原理。式出发说明测量原理。rvf610.表征液体表面张力大小的特征量是表征液体表面张力大小的特征量是 。90主要贡献：主要贡献：物物 理理 学学 史史 介介 绍绍：前苏联物理学家。前苏联物理学家。1962年荣获诺贝尔物理学奖。年荣获诺贝尔物理学奖。研究凝聚态物质的理论，研究凝聚态物质的理论，特别是液氦的研究。特别是液氦的研究。Lev Davidovich LandauL.D.朗道朗道(1908-1968)9

50、11909年荣获诺贝尔物理学奖。年荣获诺贝尔物理学奖。主要贡献：主要贡献：物物 理理 学学 史史 介介 绍绍：德国德国物理学家。物理学家。发明无线电极及其对无线电通讯发明无线电极及其对无线电通讯发展作出的贡献。发展作出的贡献。Karl Ferdinand Braun C.F.布劳恩布劳恩(1850-1918)92钱三强钱三强(1913-1992)物物 理理 学学 史史 介介 绍：绍：浙江省湖州市人，核物理学家，中浙江省湖州市人，核物理学家，中国科学院院士国科学院院士,1936,1936年毕业于清华大学年毕业于清华大学物理系，法国巴黎大学居里实验室和物理系，法国巴黎大学居里实验室和法兰西学院原子