The hydrodynamika Jedná se o část hydrauliky, která se zaměřuje na studium pohybu tekutin, jakož i interakce tekutin v pohybu s jejich limity. Pokud jde o jeho etymologii, původ slova je v latinském termínu hydrodynamika.
Název hydrodynamiky má na svědomí Daniel Bernoulli. Byl jedním z prvních matematiků provádějících hydrodynamické studie, které publikoval v roce 1738 ve své práci Hydrodynamika. Tekutiny v pohybu se nacházejí v lidském těle, například v krvi, která cirkuluje v žilách, nebo ve vzduchu, který proudí v plicích..
Kapaliny se také nacházejí v mnoha aplikacích v každodenním životě i ve strojírenství; například ve vodovodních potrubích, plynových potrubích atd..
Při tom všem se zdá být důležitý tento obor fyziky; ne nadarmo se jeho aplikace nacházejí v oblasti zdravotnictví, strojírenství a stavebnictví.
Na druhou stranu je důležité objasnit, že hydrodynamika jako vědecká součást řady přístupů při studiu tekutin.
Rejstřík článků
Při studiu tekutin v pohybu je nutné provést řadu aproximací, které usnadní jejich analýzu..
Tímto způsobem se má za to, že tekutiny jsou nepochopitelné, a proto jejich hustota při změnách tlaku zůstává nezměněna. Dále se předpokládá, že ztráty energie kapaliny v důsledku viskozity jsou zanedbatelné..
Nakonec se předpokládá, že proudění tekutin probíhá v ustáleném stavu; to znamená, že rychlost všech částic, které procházejí stejným bodem, je vždy stejná.
Hlavní matematické zákony, které řídí pohyb tekutin, jakož i nejdůležitější veličiny, které je třeba vzít v úvahu, jsou shrnuty v následujících částech:
Ve skutečnosti je rovnice kontinuity rovnicí pro zachování hmotnosti. Lze to shrnout takto:
Dostal potrubí a dostal dvě sekce S1 a S.dva, kapalina cirkuluje rychlostí V1 a Vdva, resp.
Pokud část spojující tyto dvě části neprodukuje vstupy nebo spotřebu, lze konstatovat, že množství kapaliny, které prochází první částí v jednotce času (která se nazývá hmotnostní tok), je stejné, jaké prochází druhou částí sekce.
Matematické vyjádření tohoto zákona je následující:
proti1 ∙ S1 = vdva∙ Sdva
Tento princip stanoví, že ideální tekutina (bez tření nebo viskozity), která cirkuluje v uzavřeném potrubí, bude mít v cestě vždy konstantní energii..
Bernoulliho rovnice, která není ničím jiným než matematickým vyjádřením jeho věty, je vyjádřena takto:
protidva ∙ ƿ / 2 + P + ƿ ∙ g ∙ z = konstanta
V tomto výrazu v představuje rychlost tekutiny uvažovaným řezem, ƿ je hustota tekutiny, P je tlak tekutiny, g je hodnota gravitačního zrychlení a z je výška měřená ve směru gravitace.
Torricelliho věta, Torricelliho zákon nebo Torricelliho princip spočívají v adaptaci Bernoulliho principu na konkrétní případ.
Zejména studuje způsob, jakým se kapalina uzavřená v nádobě chová při pohybu malou dírou pod vlivem gravitační síly..
Princip lze konstatovat následujícím způsobem: rychlost výtlaku kapaliny v nádobě, která má otvor, je ta, kterou by mělo jakékoli těleso ve volném pádu ve vakuu, od úrovně, ve které je kapalina do bodu kde se nachází těžiště díry.
Matematicky je ve své nejjednodušší verzi shrnut následovně:
PROTIr = √2gh
V uvedené rovnici Vr je průměrná rychlost kapaliny při opuštění díry, g je gravitační zrychlení a h je vzdálenost od středu díry k rovině povrchu kapaliny.
Hydrodynamické aplikace se nacházejí jak v každodenním životě, tak v oborech tak rozmanitých, jako je strojírenství, stavebnictví a medicína..
Tímto způsobem se při konstrukci přehrad používá hydrodynamika; například studovat reliéf stejného nebo znát potřebnou tloušťku stěn.
Stejným způsobem se používá při stavbě kanálů a akvaduktů nebo při navrhování vodovodních systémů domu.
Má aplikace v letectví, při studiu podmínek příznivých pro vzlet letadel a při konstrukci trupů lodí.
Potrubí, kterým cirkuluje kapalina o hustotě 1,30 × 103 Kg / m3 běží vodorovně s počáteční výškou z0= 0 m. K překonání překážky stoupá potrubí do výšky z1= 1,00 m. Průřez trubky zůstává konstantní.
Známý tlak na nižší úrovni (str0 = 1,50 atm), určete tlak na horní úrovni.
Problém můžete vyřešit použitím Bernoulliho principu, takže musíte:
proti1 dva ∙ ƿ / 2 + P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = v0dva ∙ ƿ / 2 + P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Protože rychlost je konstantní, snižuje se na:
P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Nahrazením a zúčtováním získáte:
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
Zatím žádné komentáře