Динамика атмосферы. Аргучинцев В.К. - 38 стр.

         2.1.2. Поверхностные силы
         Поверхностные силы представляют собой результат взаимодействия соседних слоев и час-
тиц воздуха друг с другом и приложены к любой поверхности, ограничивающей рассматриваемый
объем воздуха в атмосфере или отделяющий один слой от другого.
         В идеальной атмосфере, при отсутствии вязкости или внутреннего трения, когда частицы и
слои воздуха могут беспрепятственно скользить относительно друг друга, поверхностные силы
действуют перпендикулярно к поверхностям, ограничивающим частицы воздуха, проявляясь в
форме сил давления. При этом величина давления в данной точке не зависит от ориентировки
площадки, на которую это давление действует.
         В реальной атмосфере, при наличии вязкости воздуха, поверхностные силы, действующие
на любую площадку, уже не совпадают с направлением нормали к этой площадке и разлагаются
на нормальные составляющие, направленные перпендикулярно к площадке, и касательные состав-
ляющие, препятствующие скольжению отдельных слоев и частиц воздуха относительно друг
друга.
         Величина поверхностной силы, действующей на какую-либо поверхность, пропорциональ-
на ее площади, поэтому напряжения поверхностных сил рассчитывается на единицу площади.
         В отличие от массовых сил, имеющих в каждой точке вполне определенное направление,
поверхностные силы в одной и той же точке на различные площадки действуют в различных на-
правлениях. Так как через каждую точку в атмосфере можно провести сколько угодно площадок,
то и поверхностные силы в любой точке действуют по всевозможным направлениям, характеризуя
силовое взаимодействие между различными частицами воздуха в окрестности данной точки. Сле-
довательно, действие поверхностных сил в какой-либо точке нельзя однозначно выразить при по-
мощи одного определенного вектора.
         Для характеристики поверхностных сил необходимо найти минимальное число независи-
                                                                            →
мых векторов, через которые можно было бы выразить поверхностную силу Pn , действующую на

                               →
любую площадку с нормалью n . В связи с этим рассмотрим элементарный объем воздуха, имею-

                                                                       →
щий форму пирамиды, одна грань которой имеет внешнюю нормаль n , а три другие грани парал-
                                                           →   →   →
лельны координатным плоскостям и ориентированы ортами i , j , k (рис.15).




                                                  38