Поскольку жидкость обладает свойством текучести и легко деформируется под действием минимальных сил, то в жидкости не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно существование лишь сил, распределённых по объёму (массе) или по поверхности.

На каждую частицу жидкости могут действовать силы, как внешние, так и со стороны соседних частиц. Силы, приложенные к каждой точке (жидкой частице) внутри жидкой среды, называются внутренними. Одна и та же внутренняя сила (например, сила притяжения частицы к центру Земли) может быть выражена как объемная или как массовая.

Объемной внутренней силой называют силу, действующую на единицу объема.

Массовой внутренней силой называют силу, действующую на единицу массы.

Вообще, число массовых сил невелико, к ним, в частности, относятся силы тяжести

$(\bar{F} = \bar{g})$ и силы инерции $(\bar{F} = - \bar{a}) .$

Поверхностные силы. В гидромеханике основную роль играют поверхностные силы. В отличие от массовых, поверхностные силы действуют лишь на частицы, находящиеся на поверхности жидкого объема или между слоями движущейся жидкости. Эти силы действуют со стороны соседних объёмов жидкой среды, твёрдых тел или газовой среды. В общем случае поверхностные силы имеют две составляющие – нормальную и тангенциальную. Поверхностная сила, действующая на единичную площадку, называется напряжением.

Выделим на поверхности жидкого объема элементарную площадку ΔS, ориентация этой площадки в пространстве задается внешней нормалью $n$ ¯

(рис. 2). Обозначим через $Δ$ p ¯ n

поверхностную силу, приложенную к площадке ΔS. Предел отношения $lim$ ΔS→0 Δ p n ¯ ΔS = p n ¯ называют напряжением поверхностной силы.

Рис. 2. Схема к определению напряжения

Таким образом, под действием внешних сил в жидкости возникают напряжения. В общем случае величина ${\bar{p}}_{n}$ зависит от ориентации площадки в пространстве, поэтому ей приписывают в качестве индекса наименование нормали (в данном случае n). В общем случае движения жидкости если через данную точку пространства провести одинаковые по величине, но различно ориентированные площадки, то действующие на них напряжения поверхностных сил будут различны. В разделе «Гидродинамика» будет доказано, что напряжение в точке движущейся жидкости определяется 9 величинами, образующими тензор напряжений.

Проекция напряжения ${\bar{p}}_{n}$ на направление нормали называется нормальным напряжением (ее еще называют давлением), а проекция на площадку действия – касательным напряжением.

Дополнительно. Физический смысл нормального напряжения.

Физический смысл нормального напряжения состоит в том, что оно выступает характеристикой количества движения (импульса), переносимого в единицу времени через единичную площадку поверхности по нормали к ней.

Действительно, вспомним определение количества движения – mV. Запишем второй закон Ньютона для нормальной составляющей силы и совершим преобразования, учитывая, что ускорение равно первой производной по времени от скорости $\bar{a} = \frac{d \bar{V}}{d t}$

$\bar{F_{n}} = m \bar{a_{n}} = m \frac{d \bar{V_{n}}}{d t} = \frac{d (m \bar{V_{n}})}{d t}$

Если теперь обе части вышеприведенного равенства разделить на маленькую площадку величиной Δs, то слева получим нормальное напряжение, а справа изменение mV по времени, приходящееся на единицу площади.

Дополнительно. Любопытные факты

Около 200 лет механики не могли прийти к единому мнению – какую из двух величин mV или mV² / 2 выбрать в качестве меры инерционности. В конце концов «победила» величина mV, которую назвали количеством движения. Величину mV² /2 стали использовать как меру кинетической энергии тела.

Глицерин при температуре 0 °С – густая струя, при 40 °С – льется как вода. Советский ученый П.Л. Капица открыл «сверхтекучесть» гелия. При температуре – 271 °С вязкость гелия становится равной нулю.