1.4 作用在液體上的力

處于平衡或運功狀態(tài)的液體，都要受各種力的作用。按其物理性質(zhì)分，這些力包括重力、慣性力、彈性力、摩擦力、表面張力等。這里，為便于分析液體的平衡和運動規(guī)律，按力的作用方式分為質(zhì)量力和表面力兩大類。

1.4.1 質(zhì)量力

從液體中任意取出一液體塊作為研究對象，這一液體塊被一閉曲面所包圍。質(zhì)量力，即指作用于液體塊中各液體質(zhì)點的非接觸性外力，如重力、慣性力等。質(zhì)量力與液體塊質(zhì)量成正比，又稱為體積力。

作用于單位質(zhì)量液體上的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力。設(shè)作用在質(zhì)量為m液體塊的質(zhì)量力為F，在直角坐標(biāo)軸上的分量為Fx、Fy、Fz，則單位質(zhì)量力f及其在3個坐標(biāo)軸上的分量fx、fy、fz，分別為

1.4.2 表面力

表面力指作用于液體表面上的外力，屬于接觸性力。這里的表面可能是液體與氣體的分界面，液體與固體壁面的分界面，或液體塊與周圍液體的分界面。表面力可按其作用方向分為垂直并指向液體塊表面的壓力以及與表面平行的切向力。表面力通常是位置和時間的函數(shù)，一般用單位面積上所受的表面力即應(yīng)力來表示。

如圖1.4所示，在液體塊表面上任取一點A，ΔA是表面上包圍A點的一微元面積，如作用在ΔA上的壓力為ΔP，切向力為ΔT，則A點處的壓應(yīng)力（壓強）p和切應(yīng)力τ分別為

壓強和切應(yīng)力的單位為Pa。

一般情況下，運動液體塊的表面上各點處兩種應(yīng)力都存在。但是，在下述條件下，表面上將只有壓強而切應(yīng)力不存在：理想的靜止或運動液體；靜止的黏性液體；液體各微團(tuán)無相對運動的運動黏性液體。