유체

정의상 고체 재료는 단단하다. 견고한 재료는 매우 큰 스트레스에 노출되면 산산조각이 나는 경향이 있지만, 적당한 전단 응력(즉, 그 형태를 변형시켜 재질을 변형시키는 경향이 있는 스트레스)을 무한정 견딜 수 있다. 더 정확히 말하면, 전단 응력을 처음 단단한 재료에 가하면 약간 변형되지만, 스트레스가 풀리면 원래 모양으로 되돌아온다. 점토와 같은 플라스틱 재료도 어느 정도 견고함을 가지고 있다. 그러나, 그 이상의 임계 전단 스트레스는 상대적으로 작으며, 일단 이 스트레스를 초과하면 재료는 계속해서 돌이킬 수 없을 정도로 변형되며, 스트레스가 풀릴 때 원래의 모양을 회복하지 못한다. 정의상, 유체 재료는 전혀 견고함이 없다. 즉, 작은 유체 소자는 그 형태를 바꾸기 위해 전단 응력의 어떤 경향도 견딜 수 없다. 이것은 그러한 요소가 전단 스트레스에 대한 내성을 제공할 가능성을 배제하지 않는다. 그러나 어떤 저항도 형상변화를 방지하지 못해야 하며, 이는 저항력이 변형률과 함께 소멸됨을 의미한다. 분명한 결점은 전단 응력이 기계적 평형을 이루고 있는 액체 안의 모든 곳에서 0이 되어야 한다는 것이다. 유체는 일반적으로 액체나 가스로 분류된다. 이 두 종류의 유체 사이의 가장 중요한 차이는 상대적인 압축성에 있다. 더 정확히 말하면, 가스는 액체보다 훨씬 쉽게 압축될 수 있다. 결과적으로, 상당한 압력 변동을 수반하는 어떤 동작은 일반적으로 액체의 경우보다 기체의 경우 질량 밀도의 훨씬 더 큰 변화를 수반한다. 거시적 유동체는 궁극적으로 엄청난 수의 개별 분자로 구성되어 있다. 그러나 유체역학의 대부분 실용적 적용은 일반적인 분자간 간격보다 훨씬 긴 길이척도의 거동에 관한 것이다. 이러한 상황에서, 주어진 액체의 대량 특성은 구조에서 완전히 연속된 것처럼 동일하다고 가정하는 것이 타당하다. 이 가정의 상관관계는, 이하에서, 극소량의 볼륨 요소에 대해 이야기할 때, 우리는 실제로 충분히 작아서 벌크 유체 속성(질량 밀도, 압력 및 속도 등)이 그것들 사이에서 거의 일정하지만, 여전히 매우 많은 수의 o를 포함할 만큼 충분히 큰 요소들을 의미한다.f 분자(대량 속성의 통계적 변화를 안전하게 무시할 수 있다는 의미). 연속체 가설은 또한 충돌 사이의 분자 평균 무자유 경로보다 극소수의 부피 요소들이 훨씬 더 클 것을 요구한다. 연속체 가설 외에도 유체역학에 대한 우리의 연구는 다음의 세 가지 주요 가정에 기초한다. 유체는 동위원소성 물질이다. 즉, 액체에 바람직한 방향은 없다. 유체는 뉴턴산이다. 즉, 아이작 뉴턴(1642-1727)에 의해 처음 가정된 것처럼 국부 전단 응력과 국소 변형률 사이에는 선형 관계가 있다. 또한 국소 열유속 밀도와 국소 온도 구배 사이에는 선형 관계가 있다고 가정한다. 유체는 고전적이다. 즉, 일반 액체의 거시적 움직임은 뉴턴 역학에서 잘 묘사되고 있으며, 양자 및 상대론적 영향 모두 안전하게 무시할 수 있다. 이전의 가정은 모든 유체 유형(예: 비등방성인 특정 액체 중합체, 뉴토니아인이 아닌 젤리나 페인트와 같은 삼등방성 유체, 그리고 거시적 길이 스케일에 비고전적인 효과를 나타내는 액체 헬륨과 같은 양자 유체)에 유효하지 않음을 유의해야 한다. 그러나 유체역학의 가장 실용적인 적용은 물이나 공기의 몸의 평형과 움직임을 포함하며, 대식경 길이의 척도로 확장되며, 지구 표면과 비교적 가까운 곳에 위치해 있다. 그러한 신체는 동위원소, 뉴턴, 고전적인 액체로 잘 묘사된다.