де F - сила, необхідна для підтримки рівномірного руху пластини, A - площа поверхні і V - швидкість верхньої властіни, h - товщина рідкої плівки між пластинами і m - коефіцієнт пропорційності, званий абсолютної (динамічної) в'язкістю. В системі одиниць СІ абсолютна в'язкість вимірюється в пуаз. Таким чином, пуаз (Пз) визначається як сила в ньютонах, необхідна для того, щоб пластинка площею 1 рухалася з постійною швидкістю 1 см / с паралельно площині, розташованої на відстані 1 см від неї. На практиці частіше користуються в сто разів меншою одиницею (СПЗ). В'язкість, виражену в сантіпаузах, зазвичай позначають буквою Z. в'язкість води при 20 ° С майже точно дорівнює 1 СПЗ. (Назва «пуаз» дано на честь французького фізика Жана Пуазейля.) У нафтової промисловості для в'язкості прийнята умовна шкала «секунд Сейболта», відповідна швидкості течії досліджуваної рідини по капілярної трубці стандартного діаметра. Прилад для таких вимірів називається універсальним віскозиметром Сейболта.
Таким чином, з одного боку, в'язкість, як внутрішнє тертя, є причиною виділення тепла і втрат енергії, а з іншого - вона дозволяє рідкої плівці мастильного матеріалу утримувати навантаження.
Плівка, що несе навантаження.
Розглянемо найпростіший випадок, представлений на рис. 4, а. Плоскі поверхні, позначені буквами AB і CD. паралельні один одному, а їх площа нескінченно велика. Поверхня AB рухається з постійною швидкістю V. поверхню CD нерухома. Товщина рідкої плівки, що розділяє поверхні, дорівнює h.
Таку плівку можна уявити собі що складається з окремих молекулярних шарів, на які діють сили зсуву (картина, характерна для прикордонного шару; см. Гидроаеромеханике). Ці шари ковзають один відносно іншого, як гральні карти в колоді. Будемо вважати, що в контакті приповерхневого шару рідини з відповідної поверхнею немає прослизання, і, отже, шар, дотичний з рухомої пластиною, переміщається зі швидкістю V. а шар, що прилягає до нерухомої площини, має швидкість, рівну нулю. Швидкість частинки рідини, що знаходиться в будь-якої проміжної точці між поверхнями, пропорційна відстані від цієї точки до поверхні CD. (Рідина, для якої виконується ця умова лінійності, називається ньютонівської. Більшість мастил при звичайних температурах відноситься до таких рідин.) Стрілками різної довжини показані швидкості рідини в різних точках в перетинах MN. PQ і ST плівки. Та обставина, що розподіл швидкостей MO в перерізі MN є прямолінійним, вказує, що напруга зсуву постійно по товщині плівки. Оскільки розглядається нестисливої рідина, площі розподілів швидкості, наприклад MNO. пропорційні кількості масла, що проходить через відповідні поперечні перерізи зазору. На рис. 4, а потік однаковий у всіх перетинах плівки. Тиск у всіх точках плівки дорівнює нулю, і вона не може утримувати ніякого навантаження.
Розглянемо тепер випадок, показаний на рис. 4, б. Тут рухається площину, як і раніше, необмежена, тоді як нерухома має кінцеву протяжність; інші умови залишаються незмінними. Вся маса плівки, що покриває рухому поверхню, до зазору переміщається зі швидкістю, однаковою в усьому поперечному перерізі плівки, наприклад HJ. наближаючись до положення MN. де вона входить в зазор. У перетині MN спочатку рівномірний розподіл швидкостей плівки спотворюється. Поблизу нерухомою пластини з'являється напруга зсуву, що показує лінія MO. Це пов'язано з інерційними і вязкостнимі ефектами при різкій зміні швидкості плівки від значення, рівного V. до нуля в точці M. При подальшому русі розподіл швидкостей продовжує змінюватися. В силу інерції через перетин MN входить трохи більше мастила, ніж виходить через перетин ST. Надлишкова частина перетікає під прямим кутом до напрямку руху. Внаслідок такого ефекту в плівці виникає внутрішній тиск, величина якого залежить від щільності і в'язкості мастила, а також від швидкості руху V. Але це тиск досить невелика і може підтримувати лише дуже невелике навантаження.
На рис. 4, в показано, що відбувається, коли верхня пластина обмеженою протяжності рухається в сторону паралельної нижньої нескінченної площини. Рідина при цьому видавлюється відповідно до розподілів швидкостей, і внаслідок вязкостного перетікання всередині плівки виникає тиск. Тиск максимально в перерізі PQ. рівновіддаленому від перетинів MN і ST. Швидкість рідини в перерізі PQ дорівнює нулю. Праворуч від цього перетину рідина видавлюється вправо, а зліва від нього - вліво. Штриховий лінією F показано виникає при цьому розподіл тиску по поверхні SPM верхньої пластини. Таким чином, плівка в'язкої рідини здатна утримувати навантаження, рівну цій поверхневої силі, якщо така плівка знаходиться між двома зближуються пластинами.
Масляний клин.
Принцип масляного клина дозволяє плівці мастила нести значне навантаження. На рис. 5, а показано розподіл швидкостей, що виникає відповідно до викладеного вище при русі пластини під нерухомим клином. При цьому не враховується, з одного боку, порівняно невеликий вплив інерції на розподіл швидкостей, а з іншого - дуже важливе видавлювати дію, яке буде розглянуто нижче. Таким чином, на рис. 5, а представлено тільки вплив в'язкості. Площа трикутника MNO більше площі трикутника STU (різниця - трикутник MXO), і це свідчить про поперечному перетікання рідини, викликаному підвищенням тиску в плівці. Клин тисне вниз на плівку і завдяки своїй формі створює розглянутий раніше ефект наближення верхньої пластини до нижньої (рис. 4, в). Єдина відмінність полягає в тому, що тепер верхня пластина являє собою клин, а тому через перетин MN видавлюється більше масла, ніж через перетин ST. Це видавлювати дію показано на рис. 5, б. В деякому перетині PQ горизонтальна швидкість видавлювання дорівнює нулю, а тиск в рідині максимально.