Skripta: Mechanika tekutin - skripta

Mechanika kapalin a plynů je částí obecné mechaniky, stejně jako mechanika tuhých těles. Zabývá se rovnováhou sil za klidu a pohybu tekutin. Při vyšetřování tohoto pohybu se používá mnoha poznatků a zákonitostí z mechaniky tuhých těles. Nepřihlíží se při tom k „mikrostruktuře" pohybu skutečné tekutiny, tj. k pohybu jejích molekul, který je předmětem kinetické teorie kapalin a plynů. Vlastní mechanika kapalin a plynů využívá některých experimentálních a statistických hodnot výsledků kinetické teorie.

Obdobně jako je v obecné mechanice zaveden pojem hmotného bodu, vystupuje v úlohách hydromechaniky pojem „elementární objem" nebo plynu rozumíme objem velmi malý proti rozměrům proudu kapaliny, ale dostatečně velký vzhledem k délce volné dráhy molekuly, že pro počet molekul obsažených v tomto objemu platí statistické střední hodnoty kinetické teorie. Pro tento objem se odvozují tzv. bilanční rovnice umožňující definovat základní zákony tj. zákon zachování hmoty resp. energie. Jestliže objem je tak malý, že není splněn poslední předpoklad, je nutno při řešení jevů probíhajících v těchto „tenkých vrstvách" vycházet z kinetické teorie kapalin a plynů.

Základním rozdílem mezi tekutinou a tuhým tělesem je pohyblivost molekul kapalin a plynů. Kapaliny a plyny tečou v proudu omezeném pevnými stěnami nebo tvoří rozhraní tekutin. Tuhé těleso naproti tomu se pohybuje jako tuhý celek hmotných bodů, nepřihlížíme-li k nepatrným deformacím. Kapalina podléhá značně větším volným deformacím.

K určení základních rovnic rovnováhy za klidu a pohybu tekutin jsou postačující dvě vlastnosti, a to spojitost a stejnorodost (izotropie).

Hydromechanika řeší většinu svých úkolů na elementárních objemech tekutiny, pro něž sestavuje rovnice rovnováhy. Tyto základní diferenciální rovnice integruje a použitím okrajových, případně počátečních, podmínek získává řešení. K určení rovnováhy používá všeobecně platných vět z mechaniky.

Získaný matematický model se pak řeší buď exaktně či hlavně v posledních letech numericky. Pokud exaktní řešení bylo z hlediska složitosti rovnic nedostupné a též z potřeby verifikace numerického řešení se přistupuje k experimentu ze kterého vyplývá empirické či poloempirické řešení.|