Plik mechanika płynów Jest to dział mechaniki zajmujący się badaniem właściwości i zachowania płynów, niezależnie od tego, czy są to ciecze, czy gazy. Opiera się na zasadach mechaniki newtonowskiej ciał stałych: prawach Newtona, zasadzie zachowania energii i pędu.
Zarówno w inżynierii, jak iw naukach o życiu i środowisku płyny odgrywają ważną rolę. Powietrze i woda, które nas otaczają i które podtrzymują życie, to płyny, a także krew i inne płyny w ludzkim ciele i zwierzętach..
Prądy powietrzne i wodne są czynnikami, które określają klimat i charakterystykę ekosystemów, w których żyją istoty żywe. Rośliny, które są podporą życia, wykorzystują właściwości płynów, aby przystosować się i rozwijać w różnych środowiskach.
Z drugiej strony znajomość zachowania płynów jest niezbędna przy projektowaniu struktur kształtujących cywilizację. Stąd projekt rur, systemów irygacyjnych, konstrukcji cywilnych, chłodnictwa, ogrzewania, samochodów, łodzi, samolotów, artykułów sportowych i wielu innych..
Mechanika płynów nadal działa nawet podczas oddalania się od środowiska ziemskiego. W efekcie Słońce, środek Układu Słonecznego, jest kolosalną masą płynu gazowego, którego istnienie zależy od równowagi między grawitacją a ciśnieniem hydrostatycznym..
Gwiezdne i planetarne pola magnetyczne są konsekwencją ruchu ładunków elektrycznych i są modelowane poprzez dynamikę płynów. O ile wiemy, zasady te dotyczą również wszystkich gwiazd, dlatego mechanika płynów jest dyscypliną uniwersalną..
Indeks artykułów
Starożytne cywilizacje, które kwitły na Bliskim Wschodzie i w Europie Wschodniej, miały solidną wiedzę na temat zachowania płynów. Były widoczne w budowie kanałów irygacyjnych i łodzi.
W III wieku pne fizyk Archimedes z Syracuse (287-212 pne) sformułował zasady wyporu i hydrostatyki, obowiązujące wówczas.
Wiadomo, że starożytni Rzymianie zasłynęli z zarządzania i transportu wody do użytku domowego i rolniczego. Zbudowali łaźnie, a wiele z ich akweduktów nadal stoi..
Podobnie Arabowie, którzy najechali Półwysep Iberyjski, przynieśli ze sobą znaczną część wiedzy Greków, którą stosowali podczas budowy swoich budynków..
Ale średniowiecze minęło bez widocznego postępu w tej dyscyplinie, dopóki Leonardo da Vinci (1452-1519) poświęcił się eksperymentom i badaniom aerodynamiki..
Blaise Pascal (1623-1662) był francuskim naukowcem, który w swoich czasach zapuścił się w wiele dziedzin nauki i rzucił nowe światło na naturę płynów, ustanawiając około 1648 roku zasadę, która nosi jego imię i tworząc prasę hydrauliczną. Kilka lat wcześniej Evangelista Torricelli (1608-1647) jako pierwsza dokonała pomiaru ciśnienia atmosferycznego.
Ale to Izaak Newton (1642-1727) położył podwaliny pod zjawiska związane z płynami. Nie tylko poprzez ustanowienie trzech praw dynamiki, mających zastosowanie do wszystkich obiektów o masie.
Newton badał również lepkość płynów: w rzeczywistości istnieje prawo Newtona dotyczące lepkości, które jest nadal aktualne..
W 1738 roku szwajcarski matematyk i fizyk Daniel Bernoulli (1700-1782) zastosował zasadę zachowania energii do idealnego płynu i sformułował równanie, które nosi jego imię i opisuje zachowanie płynów w ruchu. W tym samym czasie Claude Navier (1785-1836) i George Stokes (1819-1903) opracowali podstawowe równania dynamiki lepkich płynów.
Pod koniec XIX wieku Osborne Reynolds (1842-1912) zbadał turbulencje i ustalił kryterium rozróżniania przepływów laminarnych i burzliwych..
Pojawia się również analiza wymiarowa zastosowana do płynów, z Ludwigiem Prandtlem (1875-1953) i liczbą Prandtla. Obliczenia doprowadziły do znacznie bardziej złożonych symulacji przepływu płynów, powszechnych w przyrodzie, ale trudnych do scharakteryzowania za pomocą dostępnych modeli analitycznych.
Mechanika płynów bada zachowanie płynów i jest podzielona na trzy główne obszary:
Dyscypliny te dotyczą zarówno gazów, jak i cieczy, chociaż ich wyłączne badanie nazywa się hydrauliką. Z kolei hydrostatyka odnosi się do badań cieczy w spoczynku i hydrodynamiki, gdy są one w ruchu..
Reologia obejmuje wiedzę związaną z odkształceniami i przepływem materii. Chociaż jest uważany za część Mechaniki mediów ciągłych, jest ściśle związany z płynami, ponieważ charakteryzują się one właśnie zdolnością do przepływu.
Inne ważne gałęzie to aerodynamika, która analizuje przepływ gazów, takich jak powietrze, a także meteorologia, oceanografia i hydrologia..
Patrząc na płyny, okazuje się, że składają się one z atomów i cząsteczek, a nie są tak połączone ze sobą, jak ciała stałe. Możliwe jest śledzenie ruchu rozciągniętego, ale skończonego obiektu, ale jak śledzić niezliczone cząsteczki w gazie lub cieczy??
Odpowiedź tkwi w tych kluczowych pojęciach: gęstość i ciśnienie. Zamiast pracować z indywidualnymi masami i ciężarkami, pracujesz z gęstością, która jest masą na jednostkę objętości. Z gęstością związany jest ciężar właściwy, czyli ciężar płynu na jednostkę objętości.
A zamiast siły płyny charakteryzują się Nacisk wywierana na powierzchnie, która jest definiowana jako siła na jednostkę powierzchni.
Opisuje tarcie między warstwami płynu, cechę, która określa, jak będzie wyglądał jego ruch.
Zasada Archimedesa ma fundamentalne znaczenie w hydrostatyce. Oznacza to, że ciało całkowicie lub częściowo zanurzone w płynie w stanie spoczynku doświadcza pionowej siły parcia, która jest równoważna masie objętości wypchniętej cieczy..
Ustala, że ciśnienie w nieściśliwym płynie wewnątrz pojemnika jest przenoszone z jednego punktu do drugiego z tą samą intensywnością..
Jest to równoważne z zachowaniem energii mechanicznej zastosowanej do części idealnego płynu przepływającego przez rurę..
Jest to wielkość bezwymiarowa używana do rozróżniania przepływów laminarnych i turbulentnych..
Jest to wielkość bezwymiarowa charakteryzująca przenoszenie ciepła przez konwekcję do przepływu określonego płynu.
Na początku przedstawiliśmy niezbyt wyczerpującą listę wielu zastosowań mechaniki płynów. Poniżej krótko wymienimy niektóre z najważniejszych:
Jest to maszyna, która składa się z rury o dwóch różnych przekrojach, wypełnionej nieściśliwym płynem. Gdy siła jest przyłożona do tłoka w wąskiej sekcji, jest ona zwielokrotniana na wyjściu większego tłoka w sekcji szerokiej.
Są to maszyny, które zwiększają ciśnienie podczas przemieszczania niektórych płynów ściśliwych, takich jak gazy. W ten sposób zmuszają je do płynięcia, jednocześnie zyskując energię, którą można wykorzystać do wykonywania prac mechanicznych..
Maszyny wykorzystujące płyn do obracania łopat lub śmigieł, które również wykonują prace mechaniczne.
Systemy klimatyzacyjne: grzewcze i klimatyzacyjne oparte są na właściwościach płynów termalizujących środowisko.
Jeszcze bez komentarzy