物理基础/流体力学

任何可以流动的物质被称为流体。换句话说，流体不能承受剪切应力或拉伸应力。本章专门研究流体的行为（机制）。流体机制是一门重要的科学，应用于水利工程、航空等领域。流体力学主要分为两个分支，即流体静力学，研究流体处于静止状态时的行为，以及流体动力学，研究流体流动时的行为，例如水流动时会发生什么？所以让我们深入了解流体力学。

流体很容易流动，因为它们的分子间作用力在室温下比较弱。流体没有固定的形状，会根据容器的形状而改变。像空气这样的流体没有固定的形状，而且非常湍流。

压力

图 15-1 用于测量流体下压力装置的示意图

所有流体都会对浸入其中的任何物质施加力。这被称为压力。压力会压缩浸入流体中的任何物体。可以使用图 15-1 所示的装置测量流体中的压力。该装置由一个抽真空的圆柱体和一个紧密配合的活塞组成。活塞向圆柱体内移动时会受到弹簧的阻力。

当圆柱体浸入水中时，力作用在活塞上，将其推入圆柱体内。如果我们正确校准了弹簧，我们可以通过测量活塞在圆柱体中的位置来确定作用在活塞上的压力。

让我们看看如何计算压力。在数学上，压力等于作用在物体上的力除以物体表面积。即

$P={\frac {F}{A}}N/m^{2}$

假设活塞的半径为 $r$ 米，那么压力为

$P={\frac {F}{\pi r^{2}}}$

假设活塞从其正常位置向内移动了 $x$ 米。然后作用在活塞上的力等于

$F=Kx$

其中 K 是一个常数。因此压力为

$P={\frac {Kx}{\pi r^{2}}}N/m^{2}$

力的单位是牛顿 ($N$)，面积的单位是平方米 ($m^{2}$)。压力是单位面积上的力，因此单位是牛顿每平方米 ($N/m^{2}$)。为了纪念伟大的数学家布莱斯·帕斯卡，压力被称为帕斯卡。