Co to jest mechanika płynów?

Mechanika płynów to dziedzina fizyki, która dotyczy badań płynów i sposobów ich interakcji z siłami. Zarówno ciecze, jak i gazy są uważane za płyny dla celów tej gałęzi nauki. Często dziedzina mechaniki płynów jest podzielona na dwa bardziej szczegółowe kierunki studiów. Są to statyka płynów i dynamika płynów, które dotyczą odpowiednio płynów w spoczynku i płynów w ruchu. Mechanika płynów może obejmować bardzo złożoną matematykę, a pomoc współczesnych komputerów znacznie poprawiła tę naukę.

Chronologiczne korzenie mechaniki płynów sięgają przynajmniej starożytnych Greków. Grecki fizyk i wynalazca Archimedes był autorem niektórych z pierwszych znanych nam badań, które dotyczą statyki płynów, w tym właściwości pływalności. Perscy filozofowie w średniowiecznym okresie połączyli te starożytne dzieła z własnymi badaniami nad dynamiką płynów, które działały jako wczesny prekursor współczesnej dynamiki płynów. Tak znane postacie historyczne, jak Leonardo da Vinci i Sir Isaac Newton, a także inni, znacząco przyczyniły się do naszego zrozumienia mechaniki płynów.

Każdy rodzaj nauki zaczyna się od podstawowych, fundamentalnych założeń, które rządzą przebiegiem ich studiów. Mechanika płynów jest zazwyczaj definiowana jako posiadająca trzy podstawowe założenia lub założenia u podstaw. Pierwszym z nich jest zachowanie masy, co oznacza, że ​​masy nie można ani spontanicznie tworzyć, ani niszczyć, chociaż może zmieniać formy. Drugie założenie, zachowanie pędu, jest nieco podobne. Prawo to stwierdza, że ​​całkowity pęd w systemie zamkniętym jest stały i nie może spontanicznie pojawiać się ani znikać.

Trzecie podstawowe założenie rządzące mechaniką płynów to tak zwana hipoteza kontinuum. Jest to sposób patrzenia na płyny, który nie uwzględnia obecności odrębnych cząsteczek. Zamiast tego zakłada się, że właściwości płynu zmieniają się w sposób ciągły od jednego punktu do drugiego.

Ponieważ ignoruje on faktyczną naturę małych cząstek materii, hipoteza continuum jest jedynie przybliżeniem stosowanym jako narzędzie w obliczeniach. Może to spowodować nieco niedokładne rozwiązanie, ale także rozwiązania, które są bardzo dokładne w idealnych warunkach. Istnieją inne, dokładniejsze metody, ale ta hipoteza jest często bardzo przydatna jako wstępne założenie. Wiele razy można również założyć, że dany płyn jest nieściśliwy, co oznacza, że ​​nie można go skompresować. Dotyczy to jednak tylko cieczy, a nie gazów.