De hydrodynamikk Det er den delen av hydraulikken som fokuserer på studiet av bevegelse av væsker, samt vekselvirkningen av væsker i bevegelse med sine grenser. Når det gjelder etymologi, er opprinnelsen til ordet i det latinske ordet hydrodynamikk.
Navnet på hydrodynamikk skyldes Daniel Bernoulli. Han var en av de første matematikerne som gjennomførte hydrodynamiske studier, som han publiserte i 1738 i sitt arbeid Hydrodynamikk. Væsker i bevegelse finnes i menneskekroppen, for eksempel i blodet som sirkulerer gjennom venene, eller luften som strømmer gjennom lungene..
Væsker finnes også i mange bruksområder både i hverdagen og i ingeniørfag; for eksempel i vannforsyningsrør, gassrør etc..
For alt dette virker viktigheten av denne grenen av fysikk tydelig; ikke for ingenting, dets applikasjoner finnes innen helse, ingeniørfag og konstruksjon.
På den annen side er det viktig å avklare at hydrodynamikk som en vitenskapelig del av en rekke tilnærminger når det gjelder studiet av væsker.
Artikkelindeks
Når du studerer væsker i bevegelse, er det nødvendig å utføre en serie tilnærminger som letter analysen av dem..
På denne måten anses det at væsker er uforståelige, og at densiteten deres derfor forblir uendret under trykkendringer. Videre antas væskeenergitapene på grunn av viskositet å være ubetydelige..
Til slutt antas det at væskestrømmer skjer i jevn tilstand; det vil si at hastigheten til alle partiklene som passerer gjennom samme punkt er alltid den samme.
De viktigste matematiske lovene som styrer bevegelsen av væsker, så vel som de viktigste mengdene som skal vurderes, er oppsummert i de følgende avsnittene:
Egentlig er kontinuitetsligningen ligningen for bevaring av masse. Det kan oppsummeres slik:
Gitt et rør og gitt to seksjoner S1 og Sto, det sirkulerer en væske i hastigheter V1 og Vto, henholdsvis.
Hvis seksjonen som forbinder de to seksjonene ikke produserer innganger eller forbruk, kan det anføres at mengden væske som passerer gjennom den første seksjonen i en tidsenhet (som kalles massestrøm) er den samme som passerer gjennom den andre seksjon.
Det matematiske uttrykket for denne loven er følgende:
v1 ∙ S1 = vto∙ Sto
Dette prinsippet fastslår at en ideell væske (uten friksjon eller viskositet) som sirkulerer gjennom en lukket ledning alltid vil ha en konstant energi i sin vei.
Bernoullis ligning, som ikke er noe annet enn det matematiske uttrykket for hans teorem, uttrykkes som følger:
vto ∙ ƿ / 2 + P + ƿ ∙ g ∙ z = konstant
I dette uttrykket representerer v hastigheten på væsken gjennom seksjonen som er vurdert, ƿ er væskens tetthet, P er væsketrykket, g er verdien av tyngdeakselerasjonen og z er høyden målt i retning av tyngdekraften.
Torricellis teorem, Torricellis lov eller Torricellis prinsipp består av en tilpasning av Bernoullis prinsipp til en bestemt sak.
Spesielt studerer den måten en væske innesluttet i en beholder oppfører seg når den beveger seg gjennom et lite hull, under påvirkning av tyngdekraften..
Prinsippet kan angis på følgende måte: forskyvningshastigheten til en væske i et kar som har en åpning er den som ethvert legeme i fritt fall i et vakuum vil ha, fra det nivået væsken er til punktet hvor den hvor tyngdepunktet til hullet er plassert.
Matematisk er det i sin enkleste versjon oppsummert slik:
Vr = √2gh
I nevnte ligning Vr er gjennomsnittshastigheten til væsken når den forlater hullet, g er tyngdeakselerasjonen og h er avstanden fra sentrum av hullet til væskens overflateplan.
Hydrodynamiske bruksområder finnes både i hverdagen og i felt som er så forskjellige som engineering, bygg og medisin..
På denne måten brukes hydrodynamikk i utformingen av demninger; for eksempel å studere relieffet av det samme eller å vite nødvendig tykkelse for veggene.
På samme måte brukes den til konstruksjon av kanaler og akvedukter, eller i utformingen av vannforsyningssystemene til et hus.
Den har anvendelser innen luftfart, i studiet av forholdene som favoriserer start av fly og i utformingen av skipsskrog.
Et rør som en væske sirkulerer gjennom med en tetthet på 1,30 ∙ 103 Kg / m3 går horisontalt med starthøyde z0= 0 m. For å overvinne et hinder, stiger røret til en høyde på z1= 1,00 m. Tverrsnittet av røret forblir konstant.
Kjent trykket på lavere nivå (P0 = 1,50 atm), bestem trykket på øvre nivå.
Du kan løse problemet ved å bruke Bernoullis prinsipp, så du må:
v1 to ∙ ƿ / 2 + P1 + ∙ g ∙ z1 = v0to ∙ ƿ / 2 + P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Siden hastigheten er konstant, reduseres den til:
P1 + ∙ g ∙ z1 = P0 + ∙ g ∙ z0
Ved å erstatte og tømme 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
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.