Дәрістер кешені пән: iszs 4200
жүктеу/скачать 2,68 Mb.
|
дәріс
ДӘРІСТЕР КЕШЕНІПән: ISZS 4200 «Ғимараттар мен имараттардың инженерлік жүйелері» ДӘРІС 1. ГИДРАВЛИКА НЕГІЗДЕРІ. Сұйықтық туралы жалпы мәліметтер. Сұйықтық физикалық дене ретінде. Сұйықтықтар және олардың негізгі физикалық қасиеттері. Гидродинамиканың негізгі түсініктері. Дәрістің мақсаты: Гидравлика негіздері жайлы жалпы түсінік қалыптастыру Гидравлика - бұл әртүрлі табиғи және техногендік жағдайларда сұйықтықтың механикалық қозғалысына қатысты мәселелерді зерттейтін теориялық пән. Сұйықтық (және газ) үздіксіз және бөлінбейтін физикалық денелер ретінде қарастырылатындықтан, гидравлика көбінесе арнайы физикалық дене-сұйықтық деп аталатын қатты орта деп аталатын механика бөлімдерінің бірі ретінде қарастырылады. Осы себепті гидравлика көбінесе сұйық механика немесе Гидромеханика деп аталады; оның зерттеу тақырыбы Сұйықтықтар мен газдардың тепе-теңдігі мен қозғалысының негізгі заңдары болып табылады. Гидравликадағы классикалық механикадағыдай, жалпы қабылданған компоненттерді ажыратуға болады: сұйықтықтың тепе-теңдік заңдылықтарын зерттейтін Гидростатика; қозғалатын сұйықтықтың негізгі элементтерін және гидродинамиканы сипаттайтын, сұйықтық қозғалысының негізгі заңдылықтарын зерттейтін және оның қозғалу себептерін ашатын кинемататикасы. Гидравликаны гидравликалық машиналардың, гидравликалық жетектердің жұмысымен қатар жүретін процестерді зерттейтін кең қолданбалы ғылымдар үшін негізгі теориялық пән деп атауға болады. Гидравликаның негізгі теңдеулерін және ол жасаған зерттеу әдістерін қолдана отырып, құбырлар арқылы Сұйықтықтар мен газдарды тасымалдауға, сондай-ақ құбырлар мен басқа каналдар арқылы қатты заттарды тасымалдауға байланысты маңызды практикалық міндеттер шешіледі. Гидравлика сонымен қатар Сұйықтықтар мен газдардағы қатты заттардың тепе-теңдігіне байланысты маңызды практикалық мәселелерді шешеді, яғни денелердің жүзу мәселелерін зерттейді. Адамның практикалық қызметінде әртүрлі гидравликалық машиналар мен механизмдерді кеңінен қолдану гидравликаны ғылыми-техникалық прогресті қамтамасыз ететін маңызды пәндер қатарына қояды. Сұйықтық механикасын зерттеуге үлкен практикалық қызығушылық бірқатар объективті факторларға байланысты. Біріншіден, табиғатта адамға оңай қол жетімді сұйықтықтың едәуір қорының болуы. Екіншіден, сұйық денелер бірқатар пайдалы қасиеттерге ие, бұл оларды адамның практикалық қызметінде ыңғайлы жұмыс агенттері етеді. Өмірлік маңызды метаболикалық химиялық реакциялардың көпшілігі сұйық фазада (көбінесе сулы ерітінділерде) болатын фактор маңызды деп саналуы керек. Осы себептерге байланысты адам өзінің дамуының алғашқы кезеңінде сұйықтықтарға ерекше қызығушылық танытты. Су мен ауа (әйтпесе Сұйықтық пен газ) қарапайым адам табиғаттың негізгі элементтерінің қатарына жатқызылды. Тарих Адам дамуының алғашқы кезеңдерінде сұйықтықтарды қолдана отырып, бірқатар практикалық мәселелерді шешудің дәлелі болып табылады. Гидравликадағы алғашқы ғылыми жұмыс Архимедтің "өзгермелі денелер туралы" трактатын қарастыру (б.з. Д. 250 ж.) - алайда, бірнеше ғасырлар бойы адамзат дамуында білім мен практикалық тәжірибенің дамуы өте төмен деңгейде болған кезде жалпы тоқырау дәуірі келді. Қайта өрлеу дәуірінен кейін адам білімінің, ғылымының қарқынды дамуы және практикалық тәжірибенің жинақталуы басталды. Басқа ғылымдардың дамуымен қатар сұйық денелердің өзара әрекеттесуін зерттеу ғылымы дами бастады. Бұл саладағы алғашқы ірі жұмыстарды Леонардо Да Винчидің (1548-1620)-денелердің жүзу, құбырлар мен каналдар арқылы сұйықтықтардың қозғалысы саласындағы жұмыстары деп санаған жөн. Галилео Галилейдің (1564-1642) еңбектерінде сұйықтықтың тепе-теңдігі мен қозғалысының негізгі принциптері тұжырымдалды; Эванджелист Торичеллидің (1604-1647) жұмыстары тесіктерден сұйықтықтың ағып кету мәселелерін шешуге арналды, ал Блез Паскаль (1623-1727) сұйықтыққа қысымның берілуі туралы мәселелерді зерттеді. Физикалық денелер механикасы саласындағы іргелі және жалпылама жұмыстар, соның ішінде сұйықтықтар, механиканың негізгі заңдарын, жалпы гравитация Заңын және сұйықтықтардағы ішкі үйкеліс Заңын алғаш тұжырымдаған ағылшын физигі Исаак Ньютонға (1643-1727) жатады. Гидромеханиканың (гидравликаның) тәуелсіз ғылым ретінде дамуына орыс ғалымдары Даниил Бернуллидің (1700-1782), Леонард Эйлердің (1707-1783), М.в. Ломоносовтың (1711-1765) еңбектері айтарлықтай ықпал етті. Осы ұлы орыс ғалымдарының еңбектері сұйық денелерді зерттеу саласында нақты серпіліс берді: олар алғаш рет Эйлер сұйықтығының тепе-теңдігі мен қозғалысының дифференциалдық теңдеулерін, Ломоносов энергиясының сақталу заңын, Бернулли идеалды сұйықтығындағы нақты энергия қорының теңдеуін жариялады. Гидравликаның қолданбалы ғылым ретінде дамуы және гидравлика мен Гидромеханика қолданатын теориялық және практикалық мәселелерді зерттеу әдістерінің жақындасуы француз ғалымдары Дарси, Буссинэ және т.б., сондай-ақ Н.Е. Жуковскийдің жұмысына әсер етті. Осы ғалымдардың еңбектерімен, сондай-ақ кейінгі Шези, Вейсбах, Прандльдің еңбектерімен гидромеханиканың теориялық зерттеулерін гидравликада орындалған практикалық және эксперименттік жұмыстармен біріктіруге мүмкіндік туды. Базен, Пуа-зейл, Рейнольдс, Фруд, Стокс және т.б. еңбектері нақты (тұтқыр сұйықтық) динамикасы туралы ілімді дамытты. Навье-Стокс дифференциалдық теңдеуі нақты сұйықтықтың қозғалысын сыртқы жағдайларға байланысты осы сұйықтықтың параметрлері ретінде сипаттауға мүмкіндік берді. Теориялық және қолданбалы Гидромеханика саласындағы кейінгі жұмыстар практикалық есептерді шешу әдістерін дамытуға, жаңа әдістерді, жаңа бағыттарды: сүзу теориясын, газ және аэродинамиканы және т. б. дамытуға бағытталды. Практикалық мәселелерді шешу кезінде гидравлика барлық белгілі зерттеу әдістерімен жұмыс істейді: шексіз шамаларды талдау әдісі, орташа мәндер әдісі, өлшемдерді талдау әдісі, аналогия әдісі, эксперименттік әдіс. Шексіз шамаларды талдау әдісі Сұйықтықтар мен газдардың тепе-теңдігі мен қозғалысын сандық сипаттау үшін барлық әдістердің ішіндегі ең қолайлысы болып табылады. Бұл әдіс заттардың қозғалысын атом-молекулалық деңгейде қарастыру қажет болған жағдайда тиімді, яғни қозғалыс теңдеулерін алу үшін зат құрылымының молекулалық-кинетикалық теориясынан сұйықтықты (немесе газды) қарастыру қажет болған жағдайларда. Әдістің басты кемшілігі-абстракцияның өте жоғары деңгейі, бұл оқырманнан теориялық физика саласында кең білімді және Математикалық талдаудың әртүрлі әдістерін, соның ішінде векторлық талдауды қолдануды талап етеді. Орташа мән әдісі-бұл қол жетімді әдіс, өйткені оның негізгі ережелері заттың құрылымы туралы қарапайым (қарапайым) идеяларға негізделген. Сонымен қатар, негізгі теңдеулердің тұжырымдары көп жағдайда молекулалық-кинетикалық теорияны білуді қажет етпейді, және осы әдіспен зерттеу нәтижесінде алынған нәтижелер "жалпы ойға" қайшы келмейді және негізделген болып көрінеді. Бұл зерттеу әдісінің кемшілігі зерттеу тақырыбы туралы априорлық түсініктерге ие болу қажеттілігімен байланысты. Өлшемдерді талдау әдісін қосымша зерттеу әдістерінің бірі ретінде қарастыруға болады және зерттелетін физикалық процестерді жан-жақты білуді қамтиды. Аналогия әдісі-код алынған процесс сияқты заттың өзара әрекеттесу түріне қатысты егжей-тегжейлі зерттелген процестер болған жағдайда қолданылады. Егер қандай да бір себептермен басқа әдістерді қолдану мүмкін болмаса, эксперименттік әдіс зерттеудің негізгі әдісі болып табылады. Бұл әдіс басқа әдістермен алынған нәтижелердің дұрыстығын растау үшін критерий ретінде жиі қолданылады. жүктеу/скачать 2,68 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|