Вершина отрезка
точка
должна удовлетворять, во-первых, уравнению
, а во-вторых, уравнению нормали:
Если отбросить члены второго порядка малости, то из уравнений
и
можно вычислить величины
в результате находим следующие соотношения:
где
Таким образом,
Поэтому приращение объема
равно
Изменение массы в объеме
может быть компенсировано, во-первых, за счет притока жидкости через поверхность
и через боковую поверхность
во-вторых, за счет изменения плотности жидкости. Принимая во внимание знак нормали, мы получаем следующее равенство:
Второе и третье слагаемые в правой части полученного равенства имеют порядок
Следовательно, переходя к пределу при
и принимая во внимание, что поверхность
произвольна, мы получаем условие неразрывности в следующем виде:
Нетрудно убедиться, что условие
и условие
приведенное в тексте гл. 3, тождественны. В самом деле,
Используя выражение
мы получаем
Итак, кинематическое условие на свободной поверхности состоит в том, что эта поверхность является интегралом движения.
Если поверхность жидкости задана уравнением
то условие
заменится следующим:
Приведенный здесь вывод показывает, что кинематическое условие, которое должно выполняться на свободной поверхности, представляет собой простое следствие гипотезы неразрывности.