Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy

Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy je parciálna diferenciálna rovnica ktorá vychádza zo zachovania hybnosti v kontinuu. Platí pre transport hybnosti v ľubovoľnom kontinuu, kde sa neuplatňujú relativistické javy.

kde  je hustota kontinua,  je tenzor napätia, a  je vektor objemových síl, obvykle predstavovaných gravitáciou.  je vektorové pole rýchlostí kontinua a má za premenné čas a súradnice systému.

Po rozložení tenzora napätia na izotropnú a neizotropnú časť, dostaneme:

kde  je tenzor viskózneho (tangenciálneho) napätia a  je tlak (normálové napätie). 

Všetky rovnice popisujúce nerelativistické kontinuum vychádzajú z Cauchyho rovnice dynamickej rovnováhy. Cauchyho rovnica dynamickej rovnováhy je jednou zo základných rovníc popisujúcich transportné fenomény. Pri praktickom použití narážame na prekážky – analytické vyjadrenie tenzora napätia je zolžité, alebo neznáme, preto sa rovnica priamo nepoužíva. Po dosadení patričného vzťahu pre viskozitu dostaneme Navier-Stokesovu rovnicu. 

Pokiaľ je kontinuum ideálne (napätie je predstavované len tlakom), 
v stacionárnom stave  
a mimo gravitačného pôsobenia () dostaneme rovnicu: 


Táto rovnica je Bernoulliho rovnica v diferenciálnom tvare a po integrácii dostaneme konvenčný tvar:



Vidíme tak, že Bernoulliho rovnica je dôsledkom zachovávania hybnosti v sústave, ak vyhovuje niektorým zjednodušeniam.

 Odvodenie Cauchyho rovnice 
Napíšeme si Zákon sily pre element objemu V, ak  je plocha, ktorá ho obopína: 

Po aplikácii Gaussovej-Ostrogradského vety a sčítaní všetkých zložiek dostaneme

Keďže vektorové pole rýchlosti  je závislé od polohy aj od času, derivuje sa zložená funkcia: 

Po dosadení do odvodenej rovnice zachovania:

Q.E.D. 

 Literatúra 
 Šesták, J., Rieger, F.: Přenos hybnosti, tepla a hmoty, ČVUT Praha 1998

Kategória:Rovnice
Kategória:Hydrodynamika
Kategória:Aerodynamika
Kategória:Eponymické termíny vo fyzike