Dinamikus folyadékok: típusok, jellemzők, Bernoulli-egyenlet, Toricelli-tétel, képletek és problémák példái

Dinamikus folyadékok: típusok, jellemzők, Bernoulli-egyenlet, Toricelli-tétel, képletek és feladatpéldák – Mi is az a dinamikus fluidum és típusai? Ebből az alkalomból a Se a know.co.id-vel kapcsolatban megvitatja, és persze más, szintén erre is kiterjedő dolgokról. Nézzük meg együtt a vitát az alábbi cikkben, hogy jobban megértsük.

---

Dinamikus folyadékok: típusok, jellemzők, Bernoulli-egyenlet, Toricelli-tétel, képletek és problémák példái

---

A folyadék olyan anyag, amely képes áramlani. A folyadék szó magában foglalja az autót, a vizet és a gázt, mivel ez a két anyag tud áramlani, míg a kőzet és a kemény tárgyak vagy az összes szilárd anyag nem minősül folyadéknak, mert nem tud áramlani.

Minden folyadék folyadékokba sorolható, mert egyik helyről a másikra áramolhatnak. A folyadékok mellett a gázok is folyadékok. A gázok is áramolhatnak egyik helyről a másikra. A fújó szél egy példa arra, hogy a levegő egyik helyről a másikra mozog.

A folyadék az egyik fontos szempont a mindennapi életben. Az emberek minden nap belélegzik, isszák, lebegnek vagy elsüllyednek benne. Minden nap repülőgépek repülnek át rajta, és hajók lebegnek fölötte.

Hasonlóképpen egy tengeralattjáró is lebeghet vagy lebeghet benne. A víz, amit iszunk, és a levegő, amit belélegzünk, szintén folyamatosan kering az emberi testben, bár ezt gyakran észre sem vesszük.

A dinamikus folyadékok olyan folyadékok (lehet folyadékok, gázok), amelyek mozognak. A tanulmányozás kényelme érdekében a folyadék itt állandónak tekinthető (állandó sebességgel rendelkezik a idő), összenyomhatatlan (nem változik a térfogat), nem viszkózus, nem turbulens (nem tapasztalható). fordulók).

A hidrodinamika az a tudomány, amely a mozgásban lévő folyadékokat vizsgálja. A mozgó folyadékok tanulmányozása előtt ismerni kell az ideális folyadékot és a folyadékáramlás típusait.

---

Ideális folyadék

Az ideális folyadék olyan folyadék, amely összenyomhatatlan, súrlódás nélkül mozog, és állandó áramlású:

• Az áramlás egyenletes, vagyis az egyes folyadékrészecskék sebessége egy adott pontban állandó, méretben és irányban egyaránt. Az egyenletes áramlás lassú áramlásban fordul elő.
• Az áramlás irracionális, ami azt jelenti, hogy a folyadékrészecskének minden pontjában nincs szögimpulzusa az adott ponthoz képest. Az áramlás az aktuális vonalat követi (streamline).
• Összenyomhatatlan (összenyomhatatlan), vagyis a folyadék térfogata (sűrűsége) nyomás hatására nem változik.
• Nem viszkózus, vagyis nem súrlódik sem a környező folyadékrétegekkel, sem a falakkal, amelyeken áthalad. A folyadékáramlás viszkozitása összefügg a viszkozitással.

---

Folyadékáramlás típusa

Többféle folyadékáramlás létezik. A mozgó folyadék által megtett utat áramlási vonalnak nevezzük. Íme néhány folyadékáramlási típus, nevezetesen az alábbiak szerint:

• Az egyenes vagy lamináris áramlás sima folyadékáramlás. A szomszédos rétegek simán csúsznak egymáson. Ebben az áramlásban a folyadékrészecskék sima utat követnek, és ezek az utak nem keresztezik egymást. A lamináris áramlás a csöveken vagy tömlőkön átfolyó vízben található.
• A turbulens áramlás olyan áramlás, amelyet szabálytalan körök jelenléte jellemez, és örvényhez hasonlít. A turbulens áramlás gyakran megtalálható a folyókban és az árkokban.

---

Dinamikus folyadék jellemzők

A folyadékdinamika általános jellemzői a következők:

• a folyadék összeférhetetlennek minősül
• a folyadék súrlódás nélkül mozog, még akkor is, ha az anyag mozgásban van (nincs viszkozitása)
  A folyadékáramlás álló áramlás, vagyis az adott ponton áthaladó pulid részecskék mozgási sebessége és mozgásiránya mindig rögzített
• időtől független (stacionárius), ami azt jelenti, hogy a sebesség egy bizonyos ponton állandó, és lamináris (réteges) áramlást képez

---

Dynamic Fluid Formulák

• ---

  terhelés

A terhelés az egységnyi idő alatt átáramló folyadék mennyisége (általában másodpercenként)

Ahol :

Q = áramlási sebesség (m³/s)

A = keresztmetszeti terület (m²)

V = folyadék áramlási sebessége (m/s)

A folyadékáramlást gyakran áramlási sebességgel fejezik ki

Ahol :

Q = áramlási sebesség (m³/s)

V = térfogat (m³)

t = időintervallum (s)

• ---

  Toricelli tétele

Toricelli tétele a víztartály lyukából kiömlő víz jelensége.

A víztartály lyukából kitörő víz mozgási energiájának nagysága megegyezik a potenciális energia nagyságával.

Ezért a vízpermetezés sebessége a lyukon megegyezik a vízszinthatárról szabadon lehulló víz sebességével.

Mert minél nagyobb a különbség a furat magassága és a vízszinthatár között, annál gyorsabb lesz a vízpermet.

X= 2√(hH)
t = √(2H/g)

Információ:
v a folyadék kilépési sebessége a lyukból
H az a távolság, ahol a folyadék (talaj) a szivárgó lyukhoz esik
X a folyadék leesésének vízszintes távolsága
t az az idő, ami alatt a folyadék megérinti a talajt
h a folyadék felülete és a szivárgó nyílás közötti távolság

• ---

  Folytonossági egyenlet

A folytonossági egyenlet egy olyan egyenlet, amely az egyik helyen a folyadék sebességét a másikhoz viszonyítja.

A kapcsolat levezetése előtt jobb megérteni néhány folyadékáramlási kifejezést. Az áramlási vonal ideális folyadékáramlási útvonalként értelmezhető (lágy áramlás).

Az érintő az egyenes azon pontjában van, amely megadja a folyadékáramlás sebességének irányát.

A folyadékáramlási vonalak nem metszik egymást. A vízcső áramlási vezetékek gyűjteménye.

Q1 = Q2
A1v1 = A2v2

• ---

  Bernoulli egyenlet

A Bernoulli-törvény egy olyan törvény, amely az energiamegmaradás törvényén alapul, és a folyadékáramlásban tapasztalható.

Ez a törvény kimondja, hogy a nyomás mértéke (p), a térfogategységre eső kinetikus energia nyomás és az egységnyi térfogatra jutó potenciális energia az áramvonal minden pontjában azonos értékű.

P + 1/2 ρv2 + ρgh = Állandó

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

Információ:
P a nyomás (Pascal = Pa = N/m2)
ρ a folyadék sűrűsége; folyadék vagy gáz (kg/m3)
g a nehézségi gyorsulás (m/s2)

---

Példák a dinamikus folyadékproblémákra

---

1. probléma.

2012/2013 SMA Fizika Országos Vizsgakérdések SA 55 No.15

Egy nagy kád tele van vízzel, és van egy csap, mint a képen. Ha g = 10 ms^-2, akkor a csapból a vízpermet sebessége...

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

Vita
Ismert :
Magasság (h) = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 méter
A nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/s²
Keresett: Vízpermet sebessége a csapból (v)
Válasz:

Torricelli tétele kimondja, hogy a vízsugár sebessége egy h távolságra lévő lyukon át a víz felszínétől egyenlő a víz h magasságból való szabadesés sebességével.
A vízsugár sebességét a szabadesési képlet segítségével számítjuk ki v_t² = 2 g h
v_t² = 2 g h = 2(10)(0,45) = 9
v_t = √9 = 3 m/s
A helyes válasz A.

2. probléma.

A következő képen látható vízelvezető csövek a ház falára rögzítve! Egy nagy cső és egy kis cső keresztmetszeti területének aránya 4:1.
A nagy cső helyzete a talaj felett 5 m, a kis cső 1 m magasságban van a talaj felett. A nagy csőben a víz áramlási sebessége 36 km/óra 9,1 x 10 nyomással⁵ Pa. Határozza meg:

a) A víz sebessége a kis csőben

b) Nyomáskülönbség a két csőben
c) Nyomás kis csőben
(ρ_víz = 1000 kg/m³)

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

a) A víz sebessége a kis csőben
Folytonossági egyenlet:
A₁v₁ = A₂v₂
(4)(10) = (1) (v₂)
v₂ = 40 m/s

b) Nyomáskülönbség a két csőben
Bernoulli egyenletéből:
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) Nyomás kis csőben
P₁ − P₂ = 7,1 x 10⁵
9,1 x 10⁵ − P₂ = 7,1 x 10⁵
P₂ = 2,0 x 10⁵ Pa

3. probléma.

Vízzel teli tározó és a falban van egy lyuk (lásd a képet). A víz sebessége a lyukon való kilépéskor… (g = 10 ms^-2)

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

Vita
Ismert :
Magasság (h) = 1,5 m – 0,25 m = 1,25 méter
A nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/s²
Keresett: A víz sebessége, ahogy elhagyja a lyukat (v)
Válasz:
v_t² = 2 g h = 2(10)(1,25) = 25
v_t = √25 = 5 m/s
A helyes válasz D.

4. probléma.

Egy 1 méter magas vízzel töltött tartály (g = 10 ms^-2) és a falon van egy szivárgó lyuk (lásd a képet). A lyukból kilépő víz sebessége...
A 1 ms^-1
B. 2 ms^-1
C. 4 ms^-1
D. 8 ms^-1
E. 10 ms^-1
Vita
Ismert :
Magasság (h) = 1 m – 0,20 m = 0,8 méter
A nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/s²
Keresett: A víz sebessége, ahogy elhagyja a lyukat (v)
Válasz:
v_t² = 2 g h = 2(10)(0,8) = 16
v_t = √16 = 4 m/s
A helyes válasz D.

5. probléma.

Egy cső másodpercenként 1M3-es kibocsátással szállítja a vizet, és egy (100 x 100 x 10) M méretű gát feltöltésére szolgál. Ezután számítsa ki a Gát színültig feltöltéséhez szükséges időt!.

Válasz:

Tehát a válasz az az idő, amely szükséges ahhoz, hogy a gát megteljen, mégpedig 100 000 másodperc.

Így a Seputarknowledge.co.id áttekintése kb Dinamikus folyadékok,remélhetőleg gyarapíthatja belátását és tudását. Köszönjük látogatását, és ne felejtsen el elolvasni más cikkeket sem.