De væskemekanikk Det er grenen av Mekanikk dedikert til å studere egenskapene og oppførselen til væsker, enten de er væsker eller gasser. Den er basert på prinsippene for Newtons mekanikk av faste stoffer: Newtons lover, bevaring av energi og momentum.
I både ingeniørfag og bio- og miljøvitenskap spiller væske en viktig rolle. Luften og vannet som omgir oss og som opprettholder liv, er væsker, så vel som blod og andre væsker i menneskekroppen og hos dyr..
Luftstrømmer og vannstrømmer er faktorer som bestemmer klimaet og egenskapene til økosystemene som er vert for levende vesener. Planter, som er livsstøtten, utnytter væskens egenskaper for å tilpasse seg og trives i forskjellige miljøer.
På den annen side er det viktig å vite oppførselen til væsker i utformingen av strukturene som former sivilisasjonen. Derfra kommer utformingen av rør, vanningsanlegg, sivile konstruksjoner, kjøling, oppvarming, biler, båter, fly, sportsutstyr og mye mer..
Væskemekanikken fortsetter å virke selv når den beveger seg vekk fra det terrestriske miljøet. Faktisk er solen, sentrum av solsystemet, en kolossal masse gassformig væske, hvis eksistens avhenger av balansen mellom tyngdekraft og hydrostatisk trykk..
Stjernemagnetene og planetariske magnetfelt er en konsekvens av bevegelsen av elektriske ladninger og modelleres gjennom dynamikken i væsker. Så vidt vi vet er disse prinsippene også gyldige for alle stjerner, derfor er fluidmekanikk en universell disiplin..
Artikkelindeks
De gamle sivilisasjonene som blomstret i Midtøsten og Øst-Europa hadde en solid forståelse av oppførselen til væsker. De var tydelige i konstruksjonen av vanningskanaler og båter.
I det 3. århundre f.Kr. formulerte fysikeren Archimedes fra Syracuse (287-212 f.Kr.) prinsippene for oppdrift og hydrostatikk, like gyldige som nå.
Det er kjent at de gamle romerne ble kjent for forvaltning og transport av vann til husholdnings- og landbruksbruk. De bygde bad og mange av akveduktene deres står fremdeles..
Likeledes hadde araberne som invaderte den iberiske halvøya med seg mye av kunnskapen fra grekerne som de praktiserte når de bygde bygningene sine..
Men middelalderen gikk uten tilsynelatende noen fremgang i denne disiplinen, til Leonardo da Vinci (1452-1519) viet seg til eksperimentering og studier av aerodynamikk..
Blaise Pascal (1623-1662) var en fransk forsker som i sin tid våget seg inn i mange læringsfelt og kastet et nytt lys på væskens natur ved å etablere, rundt 1648, prinsippet som bærer hans navn og skape den hydrauliske pressen. Noen år tidligere var Evangelista Torricelli (1608-1647) den første som målte atmosfæretrykk.
Men det var Isaac Newton (1642-1727) som la grunnlaget for fenomenene knyttet til væsker. Ikke bare ved å etablere de tre dynamikklovene, som gjelder alle gjenstander med masse.
Newton studerte også viskositeten til væsker: faktisk er det en Newtons lov for viskositet som fortsatt er gyldig i dag.
I 1738 brukte den sveitsiske matematikeren og fysikeren Daniel Bernoulli (1700-1782) bevaring av energi på en ideell væske og formulerte ligningen som bærer hans navn og beskriver oppførselen til væsker i bevegelse. Samtidig utviklet Claude Navier (1785-1836) og George Stokes (1819-1903) de grunnleggende ligningene for viskøs væskedynamikk.
På slutten av 1800-tallet studerte Osborne Reynolds (1842-1912) turbulens, og etablerte et kriterium for å skille mellom laminær og turbulent strømning..
Dimensjonsanalyse brukt på væsker oppstår også, med Ludwig Prandtl (1875-1953) og Prandtl-nummeret. Beregning førte til mye mer komplekse væskestrømssimuleringer, utbredt i naturen, men vanskelig å karakterisere med tilgjengelige analysemodeller.
Fluid Mechanics studerer oppførselen til væsker og er delt inn i tre hovedområder:
Disse fagene gjelder både gasser og væsker, selv om den eksklusive studien av disse kalles hydraulikk. Hydrostatikk refererer på sin side til studiet av væsker i hvile og hydrodynamikk når de er i bevegelse..
Reologi omfatter kunnskapen relatert til deformasjoner og strømmen av materie. Selv om det regnes som en del av mekanikken til kontinuerlige medier, er det nært knyttet til væsker, siden disse er preget nøyaktig av deres evne til å strømme.
Andre viktige grener er aerodynamikk, som analyserer strømmen av gasser som luft, samt meteorologi, oseanografi og hydrologi..
Når man ser på væsker, blir det funnet at de består av atomer og molekyler, ikke så bundet sammen som et fast stoff. Det er mulig å holde rede på bevegelsen til et utvidet, men likevel begrenset objekt, men hvordan holder du styr på de utallige partiklene i en gass eller væske??
Svaret ligger i disse nøkkelbegrepene: tetthet og trykk. I stedet for å jobbe med individuelle masser og vekter, jobber du med tetthet, som er masse per volumsenhet. Assosiert med tetthet er spesifikk tyngdekraft, som er vekten av væsken per volumsenhet.
Og i stedet for kraft, er væsker preget av Press utøves på overflater, som er definert som kraft per arealenhet.
Beskriver friksjonen mellom lagene i væsken, en egenskap som bestemmer hvordan bevegelsen vil være.
Archimedes 'prinsipp er grunnleggende i hydrostatikk. Dette sier at et legeme helt eller delvis nedsenket i en væske i hvile, opplever en vertikal trykkraft som tilsvarer vekten av volumet av væske som løsnes..
Den fastslår at trykket i en ukomprimerbar væske inne i en beholder overføres fra ett punkt til et annet med samme intensitet..
Det tilsvarer bevaring av mekanisk energi påført en del av den ideelle væsken som strømmer gjennom et rør..
Det er en dimensjonsløs mengde som brukes til å skille mellom laminær og turbulent strømning..
Det er en dimensjonsløs mengde som karakteriserer overføring av varme gjennom konveksjon til strømmen av en viss væske.
I begynnelsen ga vi en ikke veldig uttømmende liste over de mange anvendelsene av fluidmekanikk. Nedenfor vil vi kort nevne noen av de mest relevante:
Det er en maskin som består av et rør med to forskjellige tverrsnitt, fylt med en komprimerbar væske. Når en kraft påføres et stempel i den smale seksjonen, multipliseres den ved utgangen til et større stempel i den brede delen.
De er maskiner som øker trykket mens de beveger visse komprimerbare væsker, for eksempel gasser. På denne måten tvinger de dem til å strømme, samtidig som de får energi som kan brukes til å gjøre mekanisk arbeid..
Maskiner som bruker væske til å rotere kniver eller propeller, som også utfører mekanisk arbeid.
Klimaanleggssystemer: oppvarming og klimaanlegg, er basert på egenskapene til væsker for å termalisere miljøer.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.