поверхностные силы

пове́рхностные си́лы — силы, приложенные к поверхности элементарного объёма сплошной среды и обусловленные взаимодействием с частицами среды в соседних элементарных объёмах. Поскольку П. с. возникают при непосредственном механическом контакте между взаимодействующими элементами, их иногда называют также контактными силами. П. с. зависят от локальных свойств и характера движения среды.

П. с. характеризуются вектором напряжения p_n представляющим собой предел отношения главного вектора П. с. к площади выделенной элементарной площадки dS при стремлении её к нулю. В общем случае вектор p_n не совпадает с направлением внешней нормали n к dS, зависит от её ориентации и выражается через векторы p_x, p_y, p_z, определяющие напряжения на площадках, ортогональных соответственно осям x, y, z:

p_n = p_xcosφ_x + p_ycosφ_y + p_zcosφ_z,

где φ_x, φ_y, φ_z — углы между n и осями x, y и z. Каждый из векторов р_x, р_у, p_z имеет вид:

p_α = ip_αx + jp_αy + kp_αz,

где α — x, y, z — декартовы координаты, i, j, k — соответствующие единичные орты, и, следовательно, компоненты этих векторов определяют собой напряжённое состояние среды в рассматриваемой точке поля течения (см. Тензор напряжений). При этом величины р_xx, p_yy, р_zz называются нормальными напряжениями, а р_xy, р_xz, р_yх, p_yz, p_zx, p_zy — касательными напряжениями. В идеальной жидкости касательные напряжения равны нулю, а нормальные напряжения одинаковы по значению и не зависят от ориентации элементарной площадки. Понятие о П. с. является одним из фундаментальных в механике сплошных сред и используется при выводе уравнений, описывающих её движение.

В. А. Башкин.