Dynaamiset nesteet: tyypit, ominaisuudet, Bernoullin yhtälö, Toricellin lause, kaavat ja esimerkkejä ongelmista

Dynaamiset nesteet: tyypit, ominaisuudet, Bernoullin yhtälö, Toricellin lause, kaavat ja esimerkkejä ongelmista – Mikä on dynaaminen fluidi ja sen tyypit? Tässä tilaisuudessa Se käsittelee Knowledge.co.id: n osalta sitä ja tietysti muistakin sitä käsittelevistä asioista. Katsotaanpa keskustelua yhdessä alla olevassa artikkelissa ymmärtääksemme sitä paremmin.

---

Dynaamiset nesteet: tyypit, ominaisuudet, Bernoullin yhtälö, Toricellin lause, kaavat ja esimerkkejä ongelmista

---

Neste on aine, joka voi virrata. Sana neste sisältää auton, veden ja kaasun, koska nämä kaksi ainetta voivat virrata, kun taas kiviä ja kovia esineitä tai kaikkia kiinteitä aineita ei luokitella nesteiksi, koska ne eivät voi virrata.

Kaikki nesteet voidaan ryhmitellä nesteisiin, koska ne voivat virrata paikasta toiseen. Nesteiden lisäksi kaasut ovat myös nesteitä. Kaasut voivat myös virrata paikasta toiseen. Puhaltava tuuli on esimerkki ilman liikkumisesta paikasta toiseen.

Neste on yksi tärkeä osa jokapäiväistä elämää. Joka päivä ihmiset hengittävät sitä, juovat sitä, kelluvat tai uppoavat siinä. Joka päivä lentokoneet lentävät sen läpi ja laivat kelluvat sen yläpuolella.

Samoin sukellusvene voi kellua tai kellua siinä. Myös juomamme vesi ja hengittämämme ilma kiertävät ihmiskehossa koko ajan, vaikka emme sitä usein huomaakaan.

Dynaamiset nesteet ovat nesteitä (voivat olla nesteitä, kaasuja), jotka liikkuvat. Opiskelun helpottamiseksi nestettä tässä pidetään tasaisena (sillä on vakionopeus suhteessa aika), kokoonpuristumaton (ei vaihda tilavuutta), ei viskoosi, ei turbulentti (ei koe). kierrokset).

Hydrodynamiikka on tiedettä, joka tutkii liikkuvia nesteitä. Ennen liikkuvien nesteiden tutkimista on tarpeen tietää ihanteellinen neste ja nestevirtaustyypit.

---

Ihanteellinen neste

Ihanteellinen neste on neste, joka on kokoonpuristumaton, liikkuu ilman kitkaa ja jolla on kiinteä virtaus:

• Virtaus on tasaista, eli jokaisen nestehiukkasen nopeus tietyssä pisteessä on vakio sekä kooltaan että suunnaltaan. Tasainen virtaus tapahtuu hitaassa virtauksessa.
• Virtaus on irrationaalinen, mikä tarkoittaa, että jokaisessa pisteessä nestehiukkasella ei ole kulmamomenttia kyseiseen pisteeseen nähden. Virtaus seuraa nykyistä linjaa (virtaviivaa).
• Kokoonpuristumaton (kokoonpuristumaton), mikä tarkoittaa, että nesteen tilavuus (tiheys) ei muutu paineen vuoksi.
• Se ei ole viskoosi, mikä tarkoittaa, että se ei koe kitkaa ympäröivien nestekerrosten tai seinien kanssa, joiden läpi se kulkee. Nesteen virtauksen viskositeetti liittyy viskositeettiin.

---

Nestevirtaustyyppi

Nesteen virtaustyyppejä on useita. Liikkuvan nesteen kulkemaa reittiä kutsutaan virtausviivaksi. Tässä on joitain nestevirtaustyyppejä, nimittäin seuraavasti:

• Suora tai laminaarinen virtaus on tasaista nestevirtausta. Vierekkäiset kerrokset liukuvat tasaisesti toistensa päällä. Tässä virtauksessa nestehiukkaset kulkevat tasaista reittiä eivätkä nämä reitit risteä toisiaan. Laminaarivirtausta löytyy putkien tai letkujen kautta virtaavasta vedestä.
• Turbulentti virtaus on virtausta, jolle on ominaista epäsäännölliset ympyrät ja joka muistuttaa pyörteitä. Turbulentti virtaus esiintyy usein joissa ja ojissa.

---

Dynaamiset nesteominaisuudet

Nestedynamiikan yleiset ominaisuudet ovat seuraavat:

• nestettä pidetään yhteensopimattomana
• nesteen katsotaan liikkuvan ilman kitkaa, vaikka materiaali liikkuu (sillä ei ole viskositeettia)
  Nestevirtaus on kiinteää virtausta, eli tietyn pisteen läpi kulkevien pulidihiukkasten nopeus ja liikkeen suunta ovat aina kiinteät
• ajasta riippumaton (vakaa), mikä tarkoittaa, että nopeus on vakio tietyssä pisteessä ja muodostaa laminaarisen (kerroksisen) virtauksen

---

Dynaamiset nestekaavat

• ---

  veloittaa

Debit on aikayksikkönä (yleensä sekunnissa) virtaavan nesteen määrä

Missä :

Q = virtausnopeus (m³/s)

A = poikkileikkausala (m²)

V = nesteen virtausnopeus (m/s)

Nestevirtaus ilmaistaan ​​usein virtausnopeudella

Missä :

Q = virtausnopeus (m³/s)

V = tilavuus (m³)

t = aikaväli (s)

• ---

  Toricellin lause

Toricellin lause on ilmiö, jossa vesi pursuaa ulos vesisäiliön reiästä.

Vesisäiliön reiästä roiskuvan veden liike-energian suuruus on yhtä suuri kuin potentiaalienergian suuruus.

Siksi veden suihkutusnopeus reiässä on sama kuin vapaasti vedenpinnan rajalta putoavan veden nopeus.

Koska mitä suurempi ero reiän korkeuden ja vedenpinnan rajan välillä on, sitä nopeampi vesisuihku on.

X = 2√(hH)
t = √(2H/g)

Tietoja:
v on nesteen poistumisnopeus reiästä
H on etäisyys, jolla neste (maa) putoaa vuotoreikään
X on vaakasuora etäisyys, jossa neste putoaa
t on aika, joka kuluu nesteen koskettamiseen maata
h on etäisyys nesteen pinnasta vuotoreikään

• ---

  Jatkuvuusyhtälö

Jatkuvuusyhtälö on yhtälö, joka suhteuttaa nesteen nopeuden yhdessä paikassa toiseen.

Ennen suhteen johtamista on parempi ymmärtää joitain nestevirtaustermejä. Virtauslinja voidaan tulkita ihanteelliseksi nesteen virtausreitiksi (pehmeä virtaus).

Tangentti on pisteessä viivalla, joka antaa nesteen nopeuden suunnan.

Nestevirtauslinjat eivät leikkaa toisiaan. Vesiputki on kokoelma virtauslinjoja.

Q1 = Q2
A1v1 = A2v2

• ---

  Bernoullin yhtälö

Bernoullin laki on laki, joka perustuu energian säilymisen lakiin ja joka koetaan nestevirtauksessa.

Tämä laki sanoo, että paineen määrällä (p), kineettisellä energiapaineella tilavuusyksikköä kohti ja potentiaalienergialla tilavuusyksikköä kohti on sama arvo jokaisessa pisteessä virtaviivalla.

P + 1/2 ρv2 + ρgh = Vakio

P1 + 1/2 ρv12 + ρgh1 = P2 + 1/2 ρv22 + ρgh2

Tietoja:
P on paine (Pascal = Pa = N/m2)
ρ on nesteen tiheys; neste tai kaasu (kg/m3)
g on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys (m/s2)

---

Esimerkkejä dynaamisista nesteongelmista

---

Ongelma 1.

2012/2013 SMA Physics Valtakunnalliset koekysymykset SA 55 No.15

Iso kylpyamme täynnä vettä ja siinä on kuvan mukainen hana. Jos g = 10 ms^-2, silloin hanasta tulevan vesisuihkun nopeus on...

A 3 ms^-1
B. 8 ms^-1
C. 9 ms^-1
D. 30 ms^-1
E. 900 ms^-1

Keskustelu
Tunnetaan :
Korkeus (h) = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 metriä
Painovoiman aiheuttama kiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Ostetaan: vesisuihkun nopeus hanasta (v)
Vastaus:

Torricellin lauseessa sanotaan, että vesisuihkun nopeus reiän läpi, joka on etäisyydellä h veden pinnasta, on yhtä suuri kuin veden vapaan pudotuksen nopeus korkeudelta h.
Vesisuihkun nopeus lasketaan vapaan pudotuksen liikekaavalla v_t² = 2 g h
v_t² = 2 g h = 2(10)(0,45) = 9
v_t = √9 = 3 m/s
Oikea vastaus on A.

Ongelma 2.

Putket veden ohjaamiseen kiinnitetty talon seinään seuraavan kuvan mukaisesti! Suuren ja pienen putken poikkipinta-alan suhde on 4:1.
Suuren putken sijainti on 5 m maanpinnan yläpuolella ja pieni putki on 1 m maanpinnan yläpuolella. Veden virtausnopeus suuressa putkessa on 36 km/h paineella 9,1 x 10⁵ Pa. Määritellä:

a) Veden nopeus pienessä putkessa

b) Kahden putken paine-ero
c) Paine pienessä putkessa
(ρ_vettä = 1000 kg/m³)

Keskustelu
Tunnettu: h₁ = 5 m; h₂ = 1 m; v₁ = 36 km/h = 10 m/s; P₁ = 9,1 x 10⁵ Pa; A₁: A₂ = 4: 1

a) Veden nopeus pienessä putkessa
Jatkuvuusyhtälö:
A₁v₁ = A₂v₂
(4)(10) = (1) (v₂)
v₂ = 40m/s

b) Kahden putken paine-ero
Bernoullin yhtälöstä:
P₁ + ¹/₂ ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ¹/₂ ρv₂² + ρgh₂
P₁ − P₂ = ¹/₂ ρ(v₂² − v₁²) + ρg (h₂ − h₁)
P₁ − P₂ = ¹/₂(1000)(40² − 10²) + (1000)(10)(1 − 5)
P₁ − P₂ = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P₁ − P₂ = 710000 Pa = 7,1 x 10⁵ Pac) Paine pienessä putkessa
P₁ − P₂ = 7,1 x 10⁵
9,1 x 10⁵ − P₂ = 7,1 x 10⁵
P₂ = 2,0 x 10⁵ Pa

Ongelma 3.

Säiliö täynnä vettä ja seinässä reikä (katso kuva). Veden nopeus poistuessaan reiästä on… (g = 10 ms^-2)

A 12 ms^-1
B. 10 ms^-1
C. 6 ms^-1
D. 5 ms^-1
E. 2 ms^-1

Keskustelu
Tunnetaan :
Korkeus (h) = 1,5 m – 0,25 m = 1,25 metriä
Painovoiman aiheuttama kiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Haluttu: Veden nopeus sen poistuessa reiästä (v)
Vastaus:
v_t² = 2 g h = 2(10)(1,25) = 25
v_t = √25 = 5 m/s
Oikea vastaus on D.

Ongelma 4.

1 metrin korkuinen vedellä täytetty säiliö (g = 10 ms^-2) ja seinässä on vuotoreikä (katso kuva). Reiästä tulevan veden nopeus on...
A 1 ms^-1
B. 2 ms^-1
C. 4 ms^-1
D. 8 ms^-1
E. 10 ms^-1
Keskustelu
Tunnetaan :
Korkeus (h) = 1 m – 0,20 m = 0,8 metriä
Painovoiman aiheuttama kiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Haluttu: Veden nopeus sen poistuessa reiästä (v)
Vastaus:
v_t² = 2 g h = 2(10)(0,8) = 16
v_t = √16 = 4 m/s
Oikea vastaus on D.

Ongelma 5.

Putki kuljettaa vettä, jonka virtaus on 1M3 sekunnissa, ja sitä käytetään (100 x 100 x 10) M padon täyttämiseen. Laske sitten aika, joka tarvitaan padon täyttämiseen ääriään myöten!.

Vastaus:

Joten vastaus on aika, joka tarvitaan padon täyttymiseen, nimittäin 100 000 sekuntia.

Näin ollen Seputarknowledge.co.id: n arvostelu noin Dynaamiset nesteet,toivottavasti voi lisätä ymmärrystäsi ja tietämystäsi. Kiitos vierailustasi ja älä unohda lukea muita artikkeleita.