1.10. Скорость.
Так как рассматриваемая жидкость непрерывна, то мы можем ввести следующее определение: жидкая частица состоит из жидкости, заключенной в бесконечно малом объеме, т. е. в объеме, который можно
считать настолько малым, что в особых целях его линейными размерами можно пренебречь. Тогда мы можем рассматривать жидкую частицу как геометрическую точку, для того чтобы ввести понятие скорости и ускорения частицы.
Рассмотрим частицу, которая в момент времени
находится в точке
определяемой вектором (рис.
В момент времени
эта частица переместится в точку
определяемую вектором
Тогда скорость частицы в точке
определяется вектором
Таким образом, скорость
является функцией вектора
и времени
а именно
Рис. 2а.
Если вид функции
известен, то нам известно и движение жидкости. Чтобы наглядно представить вектор
проведем через точки пространства небольшие отрезки, имеющие направление этого вектора, как показано на рис. 2б.
Для того чтобы получить физическое представление о поле скоростей, определенных вектором
предположим, что в жидкости расположено большое (но не бесконечно большое) число светящихся точек, движущихся вместе с жидкостью.
Рис. 2б.
Фотография жидкости, снятая за короткий промежуток времени, показывает, что следы освещенных точек изображаются в виде небольших черточек, длина каждой из которых пропорциональна расстоянию, проходимому точкой за время экспозиции, и поэтому пропорциональна ее скорости. Действительно, такие фотографии являются одним из способов наглядного изображения действительного движения жидкости.
При помощи фотографий в реальной жидкости можно обнаружить некоторую закономерность поля скоростей, которая выражается в том, что черточки на фотографии образуют части правильных кривых. Тогда такое движение представляет собой движение вдоль линий тока. С другой стороны, такие черточки на фотографиях могут быть нерегулярными, пересекающими друг друга, и тогда движение жидкости называется турбулентным. Предполагается, что движение нашей идеальной невязкой жидкости всегда является движением первого вида. Точное математическое описание турбулентного движения до настоящего времени не получено.