Читать онлайн «Гидродинамика высоких скоростей: Кн. 1.»

Г. И. Покровский, доктор технических наук, профессор ГИДРОДИНАМИКА ВЫСОКИХ СКОРОСТЕЙ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ» Москва 1966 П48 НАУЧНОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОКИХ СКОРОСТЕЙ Величина скорости — понятие, конечно, относительное. В технике и природе встречаются чрезвычайно различные скорости. Например, геологические изменения, приводящие к подъему или опусканию земной поверхности, протекают со скоростями, равными долям миллиметра в год. По сравнению с этим скорость перемещения улитки покажется грандиозной. Но существуют и скорости, необычайно превосходящие скорость улитки. Например, метеоры движутся в пределах солнечной системы со скоростями относительно земного шара в пределах от 11 до 80 км в секунду. Однако эти скорости очень малы по сравнению с движением звездных скоплений — галактик — друг относительно друга, достигающих примерно 100 тыс. км в секунду. Необходимо избрать достаточно определенный и убедительный критерий для того, чтобы среди этого многообразия выделить такую область скоростей, которая связана с особенно интересными теоретическими взглядами и техническими применениями. Таким критерием можно считать энергию движения тела, отнесенную к единице его массы. Как известно, энергия движения тела, нередко называемая кинетической энергией, равна г т ГПУ2 ~ 2 Здесь т — масса тела и v — его скорость. Следовательно, энергия единицы массы движущегося тела равна с/,—5L_ = Л-. т 2 Значительный теоретический и технический интерес представляют собой тела, движущиеся с такими скоростями, при которых энергия движения достаточна для того, чтобы при ударе или других видах взаимодействия с другими телами 3 произвести значительные деформаций этих тел: их раздробление, резкое нагревание и плавление, испарение или преобразование в высокотемпературную плазму. Верхним пределом скоростей движения, при котором происходят перечисленные явления, служат практически достижимые в настоящее время скорости. Они встречаются в окружающей человека среде или могут быть достигнуты существующими сейчас средствами научного эксперимента, а частично уже освоены на практике. В настоящее время можно считать, что для более или менее детального исследования доступны тела, движущиеся со скоростями, не превышающими 100 км в секунду, т. е. близкими к скоростям метеорных тел. Такие скорости могут быть достигнуты в лабораторных условиях при помощи специальных взрывов. Нижний предел скоростей, при которых возможны значительные видоизменения движущихся тел, определяется исходя из энергии, необходимой для деформации различных твердых тел. Нацример, энергия, необходимая для разрушения единицы массы хрупкого тела путем его растяжения, равна Здесь ор — временное сопротивление разрыву данного материала, р — его плотность и Е — модуль упругости. Соответствующая скорость равна при этом Для примера можно принять, что <7р ~ 108 кг/м2, £~2-1010 кг/м2, р « 800 тем/м*. Эти величины, с некоторым приближением, характеризуют сталь К При таких условиях v хр = 25 м/сек. Полученная величина скорости оказывается неожиданно незначительной.