Co je to mechanika tekutin?

Mechanika tekutin je odvětví fyziky, které se týká studia tekutin a způsobů, jak interagují se silami. Kapaliny i plyny jsou pro účely tohoto oboru vědy považovány za kapaliny. Pole mechaniky tekutin je často rozděleno do dvou konkrétnějších oborů studia. Jedná se o statiku tekutin a dynamiku tekutin, které se týkají tekutin v klidu a tekutin v pohybu. Mechanika tekutin může zahrnovat velmi složitou matematiku a pomoc moderních počítačů tuto vědu výrazně zvýšila.

Chronologické kořeny mechaniky tekutin sahají až do starověkých Řeků. Řecký fyzik a vynálezce Archimedes byl autorem některých prvních studií, o nichž víme, které se týkají statiky tekutin, včetně vlastnosti vztlaku. Perští filozofové v období středověku spojili tato starověká díla s vlastními studiemi dynamiky tekutin, která fungovala jako časný předchůdce moderní dynamiky tekutin. Takové známé historické postavy jako Leonardo da Vinci a Sir Isaac Newton, stejně jako další, významně přispěly k pochopení mechaniky tekutin.

Každý druh vědy začíná základními, základními předpoklady, kterými se řídí průběh jejich studia. Mechanika tekutin je obvykle definována jako součást tří základních předpokladů nebo předpokladů. Prvním je zachování hmoty, což znamená, že hmota nemůže být spontánně vytvořena ani zničena, i když to může změnit formy. Druhý předpoklad, zachování hybnosti, je poněkud podobný. Tento zákon uvádí, že celková dynamika v uzavřeném systému je konstantní a nemůže se spontánně objevit nebo zmizet.

Třetí základní předpoklad řídící mechaniku tekutin je tzv. Hypotéza kontinua. To je způsob, jak vidět tekutiny, které nezohledňují přítomnost diskrétních molekul. Místo toho se předpokládá, že se vlastnosti tekutiny mění nepřetržitě z jednoho bodu do druhého.

Protože ignoruje skutečnou povahu malých částic hmoty, hypotéza kontinua je pouze aproximací používanou jako nástroj při výpočtech. Výsledkem může být mírně nepřesné řešení, ale také řešení, která jsou za ideálních okolností velmi přesná. Existují jiné, přesnější metody, ale tato hypotéza je často docela užitečná jako předběžný předpoklad. Mnohokrát lze také předpokládat, že daná tekutina je nestlačitelná, což znamená, že ji nelze stlačit. To však ve skutečnosti platí pouze o kapalinách, nikoli o plynech.