	Уровень:

Введение

Механика сплошных сред охватывает обширную часть механики, посвященную движению газов, жидкостей, твердых деформируемых сред, которые заполняют пространство непрерывно, при этом расстояние между точками внутри тела меняется. В классической механике изучается движение материальной точки или дискретных систем материальных точек и абсолютно твердого тела, здесь расстояние между точками не меняется. С позиции данного определения в механику сплошных сред должно входить изучение движения сыпучих тел, а также особых сред - полей (электромагнитных, гравитационных и так далее). Помимо громадного количества обычных задач в рамках механики сплошных сред изучаются такие небанальные задачи удержание плазмы; поведение материалов при больших нагрузках при возникновении ползучести; силы, возникающие при взрывах; циркуляции воздуха в атмосфере; механические процессы в биополях (растениях и живых организмах); эволюция звезд и т.д. Перечислим, не связывая себя с какой-то классической моделью, ряд проблем из различных областей физики и техники:

воздействие жидкости на тела (самолеты, дирижабли, ракеты, подводные и надводные корабли);
проблемы фильтрации (плотины, опоры мостов, нефтедобыча и т.п.);
волновое движение (на поверхности моря, волны в каналах, звуковые колебания, проблемы шума, вибрации);
неустановившееся движение газов (взрывы, двигатели внутреннего сгорания и др.);
процессы горения;
процессы при больших давлениях (производство искусственных алмазов, штомковка взрыва);
магнитная гидрогазодинамика (магнитные жидкости, МГД-генераторы, термоядерные процессы);
астрофизика и космогония (внутреннее строение звезд, движение туманностей и так далее);
теория упругости (усталость материалов, прочность конструкций);
движение смесей (песков, снега);
биомеханика (движение крови, сокращение мышц).

Из данного пестрого перечня вопросов чувствуется обширность науки о механике сплошных сред, которая практически охватывает всю физику. В настоящем курсе рассматривается более скромный перечень проблем, посвященных теоретическим методам изучения движения деформируемых тел. При этом строятся феноменологические теории процессов, основанные на основных законах сохранения (массы, энергии, количества движения) и некоторых других законах и гипотезах. Будет показано, что это довольно эффективный метод. Основная гипотеза связана с предположением, что среда сплошная, то есть целиком заполняет пространство (непрерывный континиум). Это на первый взгляд очень опасное предположение, так как все реальные тела по существу состоят из пустоты. Действительно, радиус атома порядка 10^-18 см, молекулы - 10^-8 см. В одном кубическом сантиметре газа при нормальных условиях содержится порядка 2.7*10¹⁹ молекул (число Лошмидта). В межзвездной среде на 1см³ приходится 1 частица, а на 1км³ - 10¹⁵ частиц. Итак, объемы, занимаемые телами, много больше объемов, в которых сосредоточено вещество. Несмотря на это, гипотеза о непрерывном континиуме позволяет не только количественно описать процесс, но и получить хорошо согласующиеся с опытом результаты.

В настоящем курсе основное внимание обращается на знакомство студентов с методами построения теоретических основ того или иного процесса. Предполагается, что учащийся после знакомства с этим курсом будет не только знать основные идеи и методы механики сплошных сред, но и научится читать по этим проблемам статьи и книги, а также решать некоторые практические задачи.

Основные результаты и выводы заимствованы из ряда книг. Прежде всего в основе лежит классический труд немецкого физика Г.Шлихтинга, Теория пограничного слоя. Далее автор использовал методический подход, изложенный английскими специалистами К.О.Беннегом и Дж.Е.Майером, Гидродинамика, теплообмен и массообмен. Использовался также русский учебник Я.И.Левинскона Аэродинамика больших скоростей. Отдельные небольшие разделы также базировались на многочисленных материалах, опубликованных в отечественной литературе. В конце приведен краткий список использованной литературы.

Курс рассчитан на 36 аудиторных часов и должен быть дополнен практическими и лабораторными занятиями, изложение которых приведено в учебных пособиях [6, 7].