Тұтқырлық және кинематикалық тұтқырлық | Динамикалық тұтқырлық, абсолютті тұтқырлық
Тұтқырлық сұйықтықтар механикасында талқыланатын өте маңызды параметр. Тұтқырлық және кинематикалық тұтқырлық сұйықтық динамикасы, сұйықтық механикасы, аэродинамика, химия және тіпті медицина ғылымы сияқты салаларда әртүрлі қолданбаларға ие. Жоғарыда аталған салаларда озық болу үшін тұтқырлық және кинематикалық тұтқырлық ұғымдарын жақсы түсіну қажет. Бұл мақалада біз тұтқырлық пен кинематикалық тұтқырлықтың не екенін, олардың анықтамаларын, тұтқырлық пен кинематикалық тұтқырлықтың қолданылуын, кинематикалық тұтқырлық пен тұтқырлықтың ұқсастықтарын және ең соңында айырмашылықтарын талқылаймыз.
Тұтқырлық
Тұтқырлық ығысу немесе созылу кернеуі арқылы деформацияланатын сұйықтық кедергісінің өлшемі ретінде анықталады. Жалпы сөзбен айтқанда, тұтқырлық сұйықтықтың «ішкі үйкелісі» болып табылады. Оны сұйықтықтың қалыңдығы деп те атайды. Тұтқырлық - бұл екі қабат бір-біріне қатысты қозғалған кезде сұйықтықтың екі қабаты арасындағы үйкеліс. Сэр Исаак Ньютон сұйықтық механикасында пионер болды. Ол Ньютон сұйықтығы үшін қабаттар арасындағы ығысу кернеуі қабаттарға перпендикуляр бағытта жылдамдық градиентіне пропорционал деп тұжырымдады. Мұнда қолданылатын пропорционалдық константа (пропорционалдық коэффициенті) сұйықтықтың тұтқырлығы болып табылады. Тұтқырлық әдетте гректің «µ» әрпімен белгіленеді. Сұйықтықтың тұтқырлығын вискозиметрлер мен реометрлер арқылы өлшеуге болады. Тұтқырлық өлшем бірліктері Паскаль-секунд немесе Nm-2s. cgs жүйесі тұтқырлықты өлшеу үшін Жан Луи Мари Пуазейльдің атымен аталған «poise» бірлігін пайдаланады. Сұйықтықтың тұтқырлығын бірнеше тәжірибе арқылы да өлшеуге болады. Сұйықтықтың тұтқырлығы температураға байланысты. Температура көтерілген сайын тұтқырлық төмендейді.
τ=μ (∂u/∂y)
Тұтқырлық теңдеулері мен модельдері Ньютондық емес сұйықтықтар үшін өте күрделі. Тұтқырлықтың екі негізгі түрі бар. Олар, атап айтқанда, динамикалық тұтқырлық және кинематикалық тұтқырлық. Динамикалық тұтқырлық абсолютті тұтқырлық ретінде де белгілі. Динамикалық тұтқырлық есептеулердің көпшілігінде қолданылатын жалпы тұтқырлық өлшемі болып табылады. Бұл µ немесе ɳ арқылы белгіленеді. Динамикалық тұтқырлықтың SI бірлігі Паскаль секунды болып табылады. Егер екі пластина арасына тұтқырлығы 1 Паскаль секунд болатын сұйықтық қойылса және бір пластина 1 Паскаль ығысу кернеуімен бүйірден итерілсе, ол 1 секундта пластиналар арасындағы қабаттың қалыңдығына тең қашықтыққа жылжиды.
Кинематикалық тұтқырлық
Кейбір жағдайларда сұйықтықтың инерциялық күші тұтқырлықты өлшеуге қатысты да маңызды. Сұйықтықтың инерциялық күші сұйықтықтың тығыздығына байланысты. Сондықтан мұндай есептеулерге көмектесу үшін кинематикалық тұтқырлық деп аталатын жаңа термин анықталды. Кинематикалық тұтқырлық динамикалық тұтқырлықтың сұйықтықтың тығыздығына қатынасы ретінде анықталады. Кинематикалық тұтқырлық ν (грек әрпі nu) терминімен аталады. Кинематикалық тұтқырлық секундтарға бөлінген квадрат метр бірліктерінен тұрады. Бірлік сток кинематикалық тұтқырлықты өлшеу үшін де қолданылады.
Тұтқырлық пен кинематикалық тұтқырлықтың айырмашылығы неде?
• Тұтқырлық термині жалпы динамикалық тұтқырлыққа да, кинематикалық тұтқырлыққа да қатысты.
• Динамикалық тұтқырлық сұйықтықтың тығыздығына тәуелсіз, бірақ кинематикалық тұтқырлық сұйықтықтың тығыздығына байланысты.
• Кинематикалық тұтқырлық сұйықтықтың тығыздығына бөлінген динамикалық тұтқырлыққа тең.
