В В Е Д Е Н И Е. Первоначальными элементарными знаниями в области гидравлики люди обладали еще в древности – Египте, Китае

Последующие научные работы в этой области относятся уже к XVI-XVII векам. Это работы Леонардо Давинчи, (плавание тел, движение жидкости по трубам и открытым руслам), Стивена (давление жидкости на дно и стенки сосуда), Галилео Галилея (равновесие и движение тел в жидкости), Торичелли (истечение жидкости через отверстия), Паскаля (о передаче давления жидкостью – известный закон Паскаля), Ньютона (о внутреннем трении в жидкостях и сопротивлении тел при движении в жидкостях) и ряд других работ ряда известных ученных.

Следует отметить, что механика жидкости и газа, как наука, сформировалась только в XVIII веке благодаря работам известнейших в этой области ученых Д.Бернулли (1700-1782 г.г.), Эйлера (1707-1783 г.г.), Ломоносова (1711-1785 г.г.).

Значительный вклад в развитие механики жидкости и газа внесли ученые Пито, Шези, Пуазейль, Дарси, Базен, Вейсбах и многие другие.

Особо следует отметить работы английского ученого Рейнольдса (1842-1912 г.г.), обосновавшего режимы движения жидкости – ламинарный и турбулентный - и установившего критерий перехода одного характера движения жидкости в другой – впоследствии названного числом Рейнольдса, русских ученых Н.П. Петрова (1836 – 1920 г.г.) – гидродинамическая теория смазки и теоретическое обоснование гипотезы Ньютона о внутреннем трении в жидкостях, Н.Е. Жуковского (1847 – 1921 г.г.) – теория гидравлического удара, теория крыла самолета и др. вопросы.

Из современных ученных в этой области отметим Лойцянского, Башту, Повха, Пономаренко, В.С. Пака и В.В. Пака, В. Хорина и других.

Механика, являясь частью физики, рассматривает три состояния тел: твердое, жидкое и газообразное.

Общие законы движения твердого тела изучаются в теоретической механики и для более детального изучения их разделяют на: абсолютно твердые и деформируемые. Последние в свою очередь подразделяют на упругие и пластические, изучением законов поведения, которых занимаются соответствующие дисциплины – динамика твердого тела, как часть механики, теория упругости, пластичности и др.

Законы движения или, точнее, поведения жидкостей и газов изучаются в механике жидкостей и газов, которую часто называют гидромеханикой. Параллельно гидромеханике развивалась прикладная инженерная наука, которая занимается изучением законов движения жидкости в открытых руслах, трубопроводах, каналахи которая получила название гидравлика.

Жидкости и газы, являющиеся объектом изучения в гидромеханике, обладают двумя основными свойствами – сплошностью и легкой подвижностью или текучестью. Первое свойство (сплошность) присуще не только жидкостям и газам, а и твердым телам, а вот второе свойство (текучесть) присуще только жидкостям и газам.

Из физики известно, что все тела состоят из молекул, которые находятся в постоянном движении и которые взаимодействуют между собой. Отметим сразу, что механика не занимается движением на молекулярном уровне, т.е. не занимается изучением движения отдельных молекул. В гидромеханике считается, что все пространство непрерывно занято веществом - жидкостью или газом.

Для газов, у которых длина свободного пробега молекул существенно зависит от температуры и давления, условия сплошности выражаются в том, что характерные линейные размеры области течений велики или несоизмеримы по сравнению с длиной свободного пробега молекул. Из этих условий определяется и понятия элементарного объема жидкости или газа – линейные размеры элементарного объема должны быть достаточно большими по сравнению с длиной свободного пробега молекул газа или жидкости, или амплитудой их колебательного движения и достаточно малыми по сравнению с линейными размерами, характеризующими их движение (длина или диаметр трубы, длина русла и т.д.). Следовательно, сплошность определяется не абсолютным состоянием жидкости или газа, а отношением параметров среды к линейным размерам, характеризующим поток.

В твердых телах для смещения одного слоя относительно другого требуется приложить конечную силу, которая, согласно закону Гука, пропорциональна деформации. В случае же жидкости или газа соответствующая сила пропорциональна относительной скорости деформации. Это свойство называется легкой подвижностью или текучестью.

Этим, собственно, и объясняется тот факт, что движение жидкости в трубопроводе должно начинаться уже при сколь угодно малой разности давлений.

Жидкости, обладающие указанным свойством, называются ньютоновыми. Все остальные жидкости, которые не обладают указанным свойством, например, коллоидные растворы, битум, не относятся к ньютоновым и изучаются в специальной дисциплине, которая носит название реология.

Реология (гр. rheos – течение, поток + logos – наука) – часть физики, изучающей течение и деформацию реальных сплошных сред, обладающих вязкостью, пластичностью, упругостью.

В жидкостях и газах обычно сухого трения нет. Поэтому любая сколь угодно малая касательная сила вызывает смещение одного слоя относительно другого. Имея очень малое сопротивление касательным силам, газы и особенно жидкости, тем не менее, оказывают значительное сопротивление деформации всестороннего сжатия.

Механика жидкости и газа, как и механика твердого тела, делится на: статику, кинематику и динамику.