Кристали

не замислюючись, скаже, що у води в'язкість невелика, у змащувальних масел значно більше, а у смоли — дуже велика.

В’язкість характеризується кількісно коефіцієнтом в'язкості, який показує, як сильно тертя між сусідніми шарами поточної рідини і наскільки інтенсивно передається рух рідини від однієї неї крапки до іншої. Саме із-за в'язкості при перебігу рідини по трубі її швидкість безпосередньо на стінках труби рівна нулю, а в перетині труби не постійна, а зростає у міру видалення від стінок, досягаючи максимуму в центрі.

Типовими завданнями в перебігу рідин є перебіг рідини по трубі (наприклад, нафтопродуктів в трубопроводі) і рух тіла (наприклад, кульки під дією сили тяжіння) в рідині. Зрозуміло, що обидва ці приклади мають безпосереднє відношення до практичних завдань. Гідродинаміка давно вже дала точний опис таких течій і, знаючи в'язкість рідини і тиск, що створюється насосними станціями, можна абсолютно точно розрахувати потік нафти в трубопроводі або швидкість руху тіла в рідині. Для нас тут важливо те, що саме в таких умовах виконують вимірювання в'язкості рідин. У відповідних експериментах трубу замінюють капіляром, а рухоме тіло кулькою, падаючою під дією сили тяжіння в рідині.

Перебіг рідини в капілярі описується законом Пуазейля, названим так на честь французького ученого, що відкрив цю закономірність. Відповідно до цього закону кількість рідини, що протікає через трубу (капіляр), прямо пропорціонально різниці тиску на кінцях труби, другого ступеня площі перетину труби і обернено пропорційно до коефіцієнта в'язкості. Швидкість руху кульки в рідині описується законом Стоксу, названого так на ім'я англійського фізика дев'ятнадцятого століття, сучасника Пуазейля

Ця закономірність свідчить, що швидкість руху кульки в рідині прямо пропорційна прикладеній до нього силі і обернено пропорційна радіусу кульки і в'язкості рідини.

Звернемо тут увагу читача на те, що в дев'ятнадцятому столітті і раніше було часто прийнято багатьом встановленим ученими співвідношенням, навіть не дуже важливим, давати гучне ім'я «закон». В результаті цієї традиції з'явилися приведені вище терміни — закон Пуазейля, закон Стоксу і багато інших законів. Це не повинно бентежити читача і вводити його в оману при оцінці значущості названих співвідношень в порівнянні із знайомими йому з шкільної лави фундаментальними законами, наприклад, законами механіки Ньютона або законами електромагнетизму Фарадея. Звичайно, значущість співвідношень, знайдених Пуазейлем і Стоксом, незрівняна із значущістю фундаментальних законів Природи, а стала тут термінологія — це просто наслідок часу. По сучасній практиці замість слова «закон» слід було б використати термін «формула», тобто формула Пуазейля, формула Стоксу.

Названі закономірності, як їх називатимемо, після зробленого відступу чудово зарекомендували себе при визначенні в'язкості рідин. Зокрема, експериментально була підтверджена їх справедливість і показано, що значення коефіцієнта в'язкості т не залежить від швидкості перебігу рідини (швидкості кульки), поки виконуються умови ламінарної течії.

Приступаючи до вивчення гідродинаміки рідких кристалів, дослідники почали з того, що просто застосували описані методи вимірювання в'язкості до рідких кристалів. Такий підхід нічого хорошого не дав. Результати вимірювань в'язкості не відтворювалися і залежали, здавалося б, від випадкових причин, таких, як передісторія зразка, способу виготовлення капілярів, вживаних у вимірюваннях. Більш того, деякі вимірювання показували залежність коефіцієнта в'язкості від швидкості перебігу рідкого

<< 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 >>

Схожі роботи