فصل اول

1.1. مکانیک سیالات چیست؟

مکانیک سیالات با گروهی از مطالعات مربوط به تمامی سیالات تحت شرایط دینامیک و استاتیک سر و کار دارد. مکانیک سیالات یک شاخه از علوم مکانیکی است که رابطه ی بین نیروها، حرکت ها و شرایط استاتیکی در یک ماده ی ماندگار را بحث می کند. این مطالعه در حوزه ی خود دارای مسائل و مشکلات متنوعی است، مانند کشش سطحی، استاتیک سیال، جریان در پیکره های محصور، یا جیران اطراف پیکره ها (جامدات و غیره)، پایداری جریان و غیره. در حقیت، تقریباً هر فعالیتی که یک انسان انجام می دهد با برخی از مسائل مکانیک سیالات در ارتباط است، علاوه بر این، مرز بین مکانیک جامدات و مکانیک سیالات در هاله ای از ابهام قرار دارد و این دو دارای تفاوت های شاخص نیستند (شکل 1-1 را برای روابط پیچیده بین شاخه های مختلف ببینید که فقط بخشی از آن در این جا آورده شده است. برای مثال، شیشه به عنوان یک ماده ی جامد به نظر می رسد، اما با نگاهی دقیق تر مشخص می شودکه شیشه یک مایع با ویسکوزیته بزرگ است. شاهدی که برای مایع بودن شیشه آورده می شود تغییرات ضخامت شیشه های پنجره های مرتفع در کلیساهای اروپایی پس از صدها سال است. قسمت پایینی شیشه ضخیم تر از قسمت بالایی آن است، موادی مانند شن (که برخی آن را ماسه ی سبک می نامند) و دانه های آن می بایست به عنوان مایع فرض شوند. همان طور که می دانیم، این مواد قابلیت تصویرسازی توسط افراد طراح را دارند، حتی موادی مانند آلومینیوم که زیر منطقه ی خمیری طبقه بندی می شوند، نیز مانند مایعاتی نظیر کره رفتار می کنند. علاوه بر این، ذرات موادی که به عنوان جامدات میکس با مایع در محلول تشکیل مخلوط می دهند، رفتاری مشابه محلول های پیچیده دارند. بنابراین، مرزهای مکانیک سیالات چندان دقیق نیستند. اکثر مباحث این کتاب ساده و مربوط به قوانین سیالات نیوتن می باشند که بعدها توضیح داده خواهند شد.