Det hydrodynamik Det er den del af hydraulik, der fokuserer på undersøgelsen af væskers bevægelse såvel som interaktioner mellem væsker i bevægelse og deres grænser. Med hensyn til etymologi er ordets oprindelse i det latinske udtryk hydrodynamik.
Navnet på hydrodynamik skyldes Daniel Bernoulli. Han var en af de første matematikere, der gennemførte hydrodynamiske studier, som han offentliggjorde i 1738 i sit arbejde Hydrodynamik. Væsker i bevægelse findes i menneskekroppen, såsom i blodet, der cirkulerer gennem venerne, eller luften, der strømmer gennem lungerne..
Væsker findes også i en lang række applikationer både i hverdagen og inden for teknik; for eksempel i vandforsyningsrør, gasrør osv..
For alt dette synes vigtigheden af denne gren af fysikken åbenbar; ikke for ingenting findes dets anvendelser inden for sundhed, teknik og byggeri.
På den anden side er det vigtigt at præcisere, at hydrodynamik som en videnskabelig del af en række tilgange, når man beskæftiger sig med studier af væsker.
Artikelindeks
Når man studerer væsker i bevægelse, er det nødvendigt at udføre en række tilnærmelser, der letter deres analyse..
På denne måde anses det for, at væsker er uforståelige, og at dens densitet derfor forbliver uændret under trykændringer. Endvidere antages væskeenergitabene på grund af viskositet at være ubetydelige..
Endelig antages det, at væskestrømme forekommer i stabil tilstand; det vil sige, at hastigheden af alle partikler, der passerer gennem det samme punkt, altid er den samme.
De vigtigste matematiske love, der styrer væskens bevægelse, såvel som de vigtigste mængder, der skal overvejes, er opsummeret i følgende afsnit:
Faktisk er kontinuitetsligningen ligningen til konservering af masse. Det kan sammenfattes således:
Givet et rør og givet to sektioner S1 og Sto, der cirkulerer en væske med hastigheder V1 og Vto, henholdsvis.
Hvis sektionen, der forbinder de to sektioner, ikke producerer input eller forbrug, kan det anføres, at den mængde væske, der passerer gennem den første sektion i en tidsenhed (som kaldes massestrøm), er den samme, som passerer gennem den anden afsnit.
Det matematiske udtryk for denne lov er følgende:
v1 ∙ S1 = vto∙ Sto
Dette princip fastslår, at en ideel væske (uden friktion eller viskositet), der cirkulerer gennem en lukket ledning, altid vil have en konstant energi i sin vej.
Bernoullis ligning, som ikke er andet end det matematiske udtryk for hans sætning, udtrykkes som følger:
vto ∙ ƿ / 2 + P + ƿ ∙ g ∙ z = konstant
I dette udtryk repræsenterer v væskens hastighed gennem den betragtede sektion, ƿ er væskens tæthed, P er væskets tryk, g er værdien af tyngdeacceleration og z er højden målt i retning af tyngdekraften.
Torricellis sætning, Torricellis lov eller Torricellis princip består i en tilpasning af Bernoullis princip til en bestemt sag.
Især studerer den den måde, hvorpå en væske, der er lukket i en beholder, opfører sig, når den bevæger sig gennem et lille hul under påvirkning af tyngdekraften..
Princippet kan angives på følgende måde: forskydningshastigheden af en væske i en beholder, der har en åbning, er den, som ethvert legeme i frit fald i et vakuum ville have, fra det niveau, hvor væsken er til det punkt hvor den hvor tyngdepunktet for hullet er placeret.
Matematisk opsummeres det i sin enkleste version som følger:
Vr = √2gh
I ligningen Vr er den gennemsnitlige hastighed af væsken, når den forlader hullet, g er tyngdeacceleration og h er afstanden fra centrum af hullet til væskens overflades plan.
Hydrodynamiske anvendelser findes både i hverdagen og i så forskelligartede områder som teknik, byggeri og medicin..
På denne måde anvendes hydrodynamik i design af dæmninger; for eksempel at studere relieffet af det samme eller at kende den nødvendige tykkelse til væggene.
På samme måde bruges det til opførelse af kanaler og akvædukter eller i designet af vandforsyningssystemerne i et hus.
Det har anvendelser inden for luftfart, i undersøgelsen af forholdene, der favoriserer start af fly og i design af skibsskrog.
Et rør, gennem hvilket en væske cirkulerer med en densitet på 1,30 ∙ 103 Kg / m3 løber vandret med starthøjde z0= 0 m. For at overvinde en forhindring stiger røret til en højde på z1= 1,00 m. Rørets tværsnit forbliver konstant.
Kendt trykket på det lavere niveau (P0 = 1,50 atm), bestem tryk på øverste niveau.
Du kan løse problemet ved at anvende Bernoullis princip, så du skal:
v1 to ∙ ƿ / 2 + P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = v0to ∙ ƿ / 2 + P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Da hastigheden er konstant, reduceres den til:
P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Ved at erstatte og rydde får du:
P1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0 - ƿ ∙ g ∙ z1
P1 = 1,50 ∙ 1,01 ∙ 105 + 1.30 ∙ 103 ∙ 9,8 ∙ 0- 1,30 ∙ 103 ∙ 9,8 ∙ 1 = 138 760 Pa
Endnu ingen kommentarer