Մակերեւութային լարվածություն ընդդեմ մածուցիկության
Մածուցիկությունը և մակերևութային լարվածությունը երկու շատ կարևոր երևույթ են հեղուկների մեխանիկայի և ստատիկության վերաբերյալ: Այդ երևույթների հետևանքներից ազդում են այնպիսի ոլորտներ, ինչպիսիք են հիդրոդինամիկան, աերոդինամիկան և նույնիսկ ավիան: Այս երևույթների վերաբերյալ հիմնավոր գիտելիքներ ունենալը կենսական նշանակություն ունի նման ոլորտներում գերազանցելու համար: Այս հոդվածը կհամեմատի մածուցիկությունը և մակերեսային լարվածությունը և կներկայացնի երկուսի միջև եղած տարբերությունները:
Ի՞նչ է մակերևութային լարվածությունը:
Դիտարկենք համասեռ հեղուկ: Հեղուկի կենտրոնական մասերում գտնվող յուրաքանչյուր մոլեկուլ կունենա ճիշտ նույն քանակությամբ ուժ, որը ձգում է այն ամեն կողմ:Շրջապատող մոլեկուլները միատեսակ քաշում են կենտրոնական մոլեկուլը բոլոր ուղղությամբ: Այժմ դիտարկենք մակերեսային մոլեկուլը: Այն ունի միայն ուժեր, որոնք գործում են դրա վրա հեղուկի նկատմամբ: Օդ-հեղուկ կպչուն ուժերը նույնիսկ գրեթե այնքան ուժեղ չեն, որքան հեղուկ-հեղուկի միաձուլման ուժերը: Հետևաբար, մակերեսային մոլեկուլները ձգվում են դեպի հեղուկի կենտրոնը՝ ստեղծելով մոլեկուլների փաթեթավորված շերտ: Մոլեկուլների այս մակերեսային շերտը հեղուկի վրա գործում է որպես բարակ թաղանթ: Եթե վերցնենք ջրային քայլողի իրական օրինակը, ապա այն օգտագործում է այս բարակ թաղանթը ջրի մակերեսին տեղադրելու համար: Այն սահում է այս շերտի վրա: Եթե այս շերտը չլիներ, այն անմիջապես կխեղդվեր։ Մակերեւութային լարվածությունը սահմանվում է որպես մակերեսին զուգահեռ ուժ, որը ուղղահայաց է մակերեսի վրա գծված միավորի երկարության գծին: Մակերեւութային լարվածության միավորներն են Nm-1 Մակերեւութային լարվածությունը նույնպես սահմանվում է որպես էներգիա մեկ միավորի մակերեսով: Սա նաև տալիս է մակերևութային լարվածության նոր միավոր Jm-2 Մակերեւութային լարվածությունը, որն առաջանում է երկու չխառնվող հեղուկների միջև, հայտնի է որպես միջերեսային լարվածություն:
Ի՞նչ է մածուցիկությունը:
Մածուցիկությունը սահմանվում է որպես հեղուկի դիմադրության չափիչ, որը դեֆորմացվում է կամ կտրվածքային լարվածության կամ առաձգական լարվածության պատճառով: Ավելի տարածված բառերով, մածուցիկությունը հեղուկի «ներքին շփումն» է: Այն նաև կոչվում է հեղուկի հաստություն: Մածուցիկությունը պարզապես հեղուկի երկու շերտերի միջև շփումն է, երբ երկու շերտերը շարժվում են միմյանց նկատմամբ: Սըր Իսահակ Նյուտոնը հեղուկների մեխանիկայի ռահվիրա էր: Նա ենթադրեց, որ Նյուտոնյան հեղուկի համար շերտերի միջև կտրվածքային լարվածությունը համաչափ է արագության գրադիենտին շերտերին ուղղահայաց ուղղությամբ: Այստեղ օգտագործվող համամասնական հաստատունը (համաչափության գործակիցը) հեղուկի մածուցիկությունն է։ Մածուցիկությունը սովորաբար նշվում է հունարեն «µ» տառով: Հեղուկի մածուցիկությունը կարելի է չափել մածուցիկության և ռեոմետրերի միջոցով: Մածուցիկության միավորներն են Պասկալ-վայրկյանները (կամ Nm-2վ): Մածուցիկությունը չափելու համար cgs համակարգը օգտագործում է Ժան Լուի Մարի Պուազեի անվան «poise» միավորը:Հեղուկի մածուցիկությունը կարելի է չափել նաև մի քանի փորձերի միջոցով։ Հեղուկի մածուցիկությունը կախված է ջերմաստիճանից։ Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մածուցիկությունը նվազում է։
τ=μ ∂u/∂y
Մածուցիկության հավասարումները և մոդելները շատ բարդ են ոչ նյուտոնյան հեղուկների համար:
Ո՞րն է տարբերությունը մակերեսային լարվածության և մածուցիկության միջև:
• Մակերեւութային լարվածությունը կարելի է համարել որպես միջադեպ, որը տեղի է ունենում հեղուկներում անհավասարակշիռ միջմոլեկուլային ուժերի պատճառով, մինչդեռ մածուցիկությունը առաջանում է շարժվող մոլեկուլների վրա ուժի պատճառով:
• Մակերեւութային լարվածությունը առկա է ինչպես շարժվող, այնպես էլ չշարժվող հեղուկներում, սակայն մածուցիկությունը հայտնվում է միայն շարժվող հեղուկներում:
