Plik hydrodynamika Jest to część hydrauliki, która koncentruje się na badaniu ruchu płynów, a także interakcji płynów w ruchu z ich granicami. Jeśli chodzi o etymologię, słowo to pochodzi z łacińskiego terminu hydrodynamika.
Nazwa hydrodynamiki pochodzi od Daniela Bernoulliego. Był jednym z pierwszych matematyków, który przeprowadził badania hydrodynamiczne, które opublikował w 1738 roku w swojej pracy Hydrodynamika. Płyny w ruchu znajdują się w ludzkim ciele, na przykład we krwi krążącej w żyłach lub w powietrzu przepływającym przez płuca..
Płyny znajdują również wiele zastosowań, zarówno w życiu codziennym, jak iw inżynierii; na przykład w rurach wodociągowych, rurach gazowych itp..
Mimo wszystko znaczenie tej gałęzi fizyki wydaje się oczywiste; nie bez powodu jego zastosowania znajdują się w dziedzinie zdrowia, inżynierii i budownictwa.
Z drugiej strony, ważne jest, aby wyjaśnić, że hydrodynamika jako nauka jest częścią serii podejść do badania płynów.
Indeks artykułów
Podczas badania płynów w ruchu konieczne jest wykonanie szeregu przybliżeń ułatwiających ich analizę..
W ten sposób uważa się, że płyny są niezrozumiałe i dlatego ich gęstość pozostaje niezmieniona pod wpływem zmian ciśnienia. Ponadto zakłada się, że straty energii płynu spowodowane lepkością są pomijalne..
Wreszcie zakłada się, że przepływy płynu następują w stanie ustalonym; to znaczy, prędkość wszystkich cząstek przechodzących przez ten sam punkt jest zawsze taka sama.
Główne prawa matematyczne, które rządzą ruchem płynów, a także najważniejsze wielkości, które należy wziąć pod uwagę, podsumowano w następujących sekcjach:
W rzeczywistości równanie ciągłości jest równaniem zachowania masy. Można to podsumować następująco:
Biorąc pod uwagę rurę i dwie sekcje S1 i S.dwa, istnieje ciecz krążąca z prędkością V1 i Vdwa, odpowiednio.
Jeśli sekcja łącząca dwie sekcje nie wytwarza nakładów ani zużycia, można stwierdzić, że ilość cieczy, która przepływa przez pierwszą sekcję w jednostce czasu (nazywanej przepływem masowym), jest taka sama, jaka przepływa przez drugą. Sekcja.
Matematyczny wyraz tego prawa jest następujący:
v1 ∙ S.1 = wdwa∙ S.dwa
Zasada ta ustanawia, że idealny płyn (bez tarcia lub lepkości) krążący w zamkniętym przewodzie zawsze będzie miał stałą energię na swojej drodze.
Równanie Bernoulliego, które jest niczym innym jak matematycznym wyrażeniem jego twierdzenia, wyraża się następująco:
vdwa ∙ ƿ / 2 + P + ƿ ∙ g ∙ z = stała
W tym wyrażeniu v oznacza prędkość płynu w rozpatrywanym odcinku, ƿ to gęstość płynu, P to ciśnienie płynu, g to wartość przyspieszenia ziemskiego, az to wysokość zmierzona w kierunku grawitacja.
Twierdzenie Torricellego, prawo Torricellego lub zasada Torricellego polega na adaptacji zasady Bernoulliego do konkretnego przypadku.
W szczególności bada sposób, w jaki zachowuje się ciecz zamknięta w pojemniku, gdy przepływa przez mały otwór pod wpływem siły grawitacji..
Zasadę można wyrazić w następujący sposób: prędkość przemieszczania się cieczy w naczyniu z otworem jest taka, jaką mógłby posiadać każdy obiekt spadający swobodnie w próżni, od poziomu, na którym znajduje się ciecz do punktu gdzie ten, w którym znajduje się środek ciężkości otworu.
Matematycznie w najprostszej wersji podsumowano go następująco:
Vr = √2gh
We wspomnianym równaniu Vr to średnia prędkość cieczy opuszczającej otwór, g to przyspieszenie ziemskie, a h to odległość od środka otworu do płaszczyzny powierzchni cieczy.
Zastosowania hydrodynamiczne można znaleźć zarówno w życiu codziennym, jak iw tak różnych dziedzinach, jak inżynieria, budownictwo czy medycyna..
W ten sposób hydrodynamika jest stosowana przy projektowaniu zapór; na przykład, aby zbadać relief tego samego lub poznać niezbędną grubość ścian.
W ten sam sposób służy do budowy kanałów i akweduktów lub przy projektowaniu sieci wodociągowych domu.
Znajduje zastosowanie w lotnictwie, przy badaniu warunków sprzyjających startowaniu samolotów oraz przy projektowaniu kadłubów statków.
Rura, w której krąży ciecz o gęstości 1,30 ∙ 103 Kg / m3 biegnie poziomo z początkową wysokością z0= 0 m. Aby pokonać przeszkodę, rura wznosi się na wysokość z1= 1,00 m. Przekrój rury pozostaje stały.
Znane ciśnienie na dolnym poziomie (str0 = 1,50 atm), określić ciśnienie na górnym poziomie.
Możesz rozwiązać problem, stosując zasadę Bernoulliego, więc musisz:
v1 dwa ∙ ƿ / 2 + P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = w0dwa ∙ ƿ / 2 + P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Ponieważ prędkość jest stała, zmniejsza się do:
P.1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Zastępując i usuwając, otrzymujesz:
P.1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0 - ƿ ∙ g ∙ z1
P.1 = 1,50 ∙ 1,01 ∙ 105 + 1,30 ∙ 103 9,8 ∙ 0-1,30 ∙ 103 ∙ 9,8 ∙ 1 = 138 760 Pa
Jeszcze bez komentarzy