Что освоили по этой теме?, страница 108 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

Что освоили по этой теме?

Насколько полезна и интересна была для вас полученная информация?

Что еще вы хотели бы узнать по данной теме?

Какие вопросы возникли у вас в ходе изучения темы?

Что называется вязкостью (внутренним трением)

Вязкость, или внутреннее трение, — это свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Это явление обусловлено в жидкостях силами межмолекулярного сцепления, а в газах — переносом импульса хаотически движущимися молекулами между слоями.

Для наглядности можно представить жидкость, находящуюся между двумя параллельными пластинами. Нижняя пластина неподвижна, а верхняя движется с некоторой скоростью. Слой жидкости, прилегающий к верхней пластине, будет двигаться вместе с ней, а слой у нижней пластины останется неподвижным. Скорости промежуточных слоев будут изменяться линейно от нуля до скорости верхней пластины. Из-за этого возникает сила внутреннего трения, которая стремится замедлить более быстрые слои и ускорить более медленные.

Это явление описывается законом вязкого трения Ньютона. Сила внутреннего трения $F$, действующая на площадку $S$ на границе двух слоев жидкости, прямо пропорциональна площади соприкосновения слоев и градиенту скорости (быстроте изменения скорости в направлении, перпендикулярном движению):

$F = \eta S \frac{dv}{dz}$

где:

• $F$ — сила внутреннего трения;

• $\eta$ (греческая буква «эта») — коэффициент динамической вязкости, являющийся характеристикой вещества;

• $S$ — площадь поверхности, на которую действует сила;

• $\frac{dv}{dz}$ — градиент скорости, который показывает, насколько быстро меняется скорость $v$ при переходе от слоя к слою в направлении $z$, перпендикулярном скорости.

Коэффициент динамической вязкости $\eta$ численно равен силе трения, возникающей между двумя слоями жидкости единичной площади при градиенте скорости, равном единице. Чем больше вязкость, тем "гуще" жидкость и тем большее усилие требуется для ее перемешивания или переливания.

Ответ: Вязкость (внутреннее трение) – это свойство жидкостей и газов, характеризующее их сопротивление сдвигу, то есть относительному движению их частей (слоев).

Какова ее единица измерения

Единицу измерения динамической вязкости $\eta$ можно определить из формулы закона Ньютона:

$\eta = \frac{F}{S \frac{dv}{dz}}$

В Международной системе единиц (СИ):

• Сила $F$ измеряется в ньютонах (Н).

• Площадь $S$ — в квадратных метрах ($м^2$).

• Градиент скорости $\frac{dv}{dz}$ — в обратных секундах ($с^{-1}$), так как единица измерения $\frac{м/с}{м} = \frac{1}{с}$.

Подставив единицы измерения в формулу для $\eta$, получим единицу измерения вязкости в СИ:

$[\eta] = \frac{Н}{м^2 \cdot с^{-1}} = \frac{Н \cdot с}{м^2}$

Данная единица называется паскаль-секунда (Па·с), так как давление измеряется в паскалях (Па), где $1 \ Па = 1 \ Н/м^2$. Таким образом, динамическая вязкость измеряется в Па·с.

В системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), которая исторически использовалась ранее, единицей вязкости является пуаз (П). 1 пуаз равен вязкости жидкости, в которой для перемещения двух слоев площадью $1 \ см^2$ друг относительно друга со скоростью $1 \ см/с$ при расстоянии между ними $1 \ см$ требуется сила в 1 дин.

Соотношение между единицами СИ и СГС:

$1 \ Па \cdot с = 10 \ П$

На практике часто используется производная единица — сантипуаз (сП), равная одной сотой пуаза: $1 \ сП = 0,01 \ П = 0,001 \ Па \cdot с$. Вязкость дистиллированной воды при температуре 20,2 °C примерно равна 1 сП.

Также существует понятие кинематической вязкости $\nu$ (греческая буква «ню»), которая равна отношению динамической вязкости $\eta$ к плотности $\rho$ вещества:

$\nu = \frac{\eta}{\rho}$

Единицей измерения кинематической вязкости в СИ является квадратный метр в секунду ($м^2/с$). В системе СГС используется единица стокс (Ст): $1 \ Ст = 1 \ см^2/с = 10^{-4} \ м^2/с$.

Ответ: Основной единицей измерения динамической вязкости в системе СИ является паскаль-секунда (Па·с).