檢視牛顿内摩擦定律的原始碼

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| style="background: #FF2400" align= center|  '''<big>牛顿内摩擦定律</big>'''
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中文名;牛顿内摩擦定律

外文名;law of Newton inner friction

别称;黏性定律

表达式;F=μ(du/dy)A

提出者;牛顿

应用学科;物理学

适用领域范围;流体动力学
|}

1686年英国科学家牛顿给出了表征内[[摩擦力]]的定律，他指出：1、内摩擦力正比于流层移动的相对速度；2、内摩擦力正比于流层间的接触面积；3、内摩擦力随流体的[[物理]]性质而改变；4、内摩擦力与正压力无关。<ref>[https://wenda.so.com/q/1637862441215766?src=180&q=%E7%89%9B%E9%A1%BF%E5%86%85%E6%91%A9%E6%93%A6%E5%AE%9A%E5%BE%8B 牛顿内摩擦定律],360问答 , 2020年01月20日</ref>

==定律内容==

一切真实流体中，由于分子的扩散或分子间相互吸引的影响，使不同流速的流体之间有动量交换[[发生]]，因此，在流体内部两流层的接触面上产生内摩擦力。这种力与作用面平行，故又称流动切应力，或粘性力。粘性力的方向，对流速大的流体层而言，它与流速方向相反，是[[阻碍]]流动的力；相应地，对流速小的流体层而言则是促使其加速的力。粘性力的大小可由'''牛顿内摩擦定律'''确定。

考虑一种流体，它介于面积相等的两块大的平板之间，如《[[平行平板示意图]]》所示，这两块平板处处以一很小的距离分隔开，该系统原先处于静止状态。假设让上面一块平板以恒定速度v在x方向上运动。

紧贴于运动平板下方的一薄层流体也以同一速度运动。当

不太大时，板间流体将形成稳定层流。靠近运动平板的液体比远离平板的[[液体]]具有较大的速度，且离平板越远的薄层，速度越小，至固定平板处，速度降为零。

速度按某种曲线规律连续变化。这种速度沿距离的变化称为速度分布。

设某一流层速度为。

设F为流体各层间的内摩擦力，流体间接触[[面积]]为。

大量实验证明，流体的内摩擦力大小与流体[[性质]]有关，与流体速度变化梯度成正比。

若将比例系数设为。

则各[[物理]]量关系满足：

此理论为牛顿内摩擦定律。

上式说明流体在流动过程中流体层间所产生的剪应力与法向[[速度]]梯度成正比，与压力无关。流体的这一[[规律]]与固体表面的摩擦力规律不同。

==适用条件==

仅适用于层流流动，不适用于湍流流动；

仅适用于牛顿流体，不适用于非牛顿流体。

==其它形式==

工程学中，常令г为单位面积上的内摩擦力，即摩擦应力（又称切应力），于是得到下式

式中：τ为单位面积上的摩擦应力，也叫做[[剪应力]]，Pa或N/㎡；

F为相邻流体层间内摩擦力，N；

A为流体层接触面积，㎡；

μ为与流体性质相关的比例[[系数]]，通常称为动力黏性系数，或称动力粘度，Pa*s或kg/(m*s)。

du/dy为速度梯度，1/s；

牛顿内摩擦定律又称黏性[[定律]]。

==广义牛顿内摩擦定律==

1845年，英国数学家斯托克斯提出了3个假设，将牛顿内摩擦定律推广到黏性流体的任意流动状态中。

1、流体是连续的，它的应力张量是应变率张量的线性函数，与流体的平动和转动无关。

2、流体是各向同性的，流体中的应力与应变率的线性关系与[[坐标]]系的选择和位置无关

3、当流体静止时，应变率为零，流体中的应力只有正应力，切应力为零。

实验证明上述假设对大多数常见流体是正确的。[[根据]]斯托克斯假设，可将应力张量与应变率张量的线性关系表示为：

在直角坐标系下,广义牛顿内摩擦定律的分量形式可写为：

如果流体的[[应力]]与应变率之间不能用广义牛顿内摩擦定律来描述，则这种流体就称为非牛顿流体。例如，[[油漆]]、泥浆、血液等均属于非牛顿流体。

== 参考来源 ==
<center>
{{#iDisplay:g0169g8c0co|480|270|qq}}
<center>流力习题1-牛顿内摩擦定律</center>
</center>
== 参考资料 ==

[[Category: 990 遊藝及休閒活動總論]]