動的流体: 種類、特性、ベルヌーイの方程式、トリチェリの定理、公式と問題の例

動的流体: 種類、特徴、ベルヌーイの方程式、トリチェリの定理、公式と問題の例 – 動的流体とその種類とは何ですか? この機会に、Knowledge.co.id に関する Se が、動的流体について、そしてもちろんそれをカバーする他の事柄についても説明します。 理解を深めるために、以下の記事でその議論を一緒に見てみましょう。

---

動的流体: 種類、特性、ベルヌーイの方程式、トリチェリの定理、公式と問題の例

---

流体は流れることができる物質です。 流体という言葉には、車、水、ガスが含まれます。これら 2 つの物質は流れることができるためです。一方、岩石や硬い物体、またはすべての固体物質は流れることができないため、流体として分類されません。

すべての液体はある場所から別の場所に流れることができるため、流体としてグループ化できます。 液体とは別に、気体も流体です。 ガスはある場所から別の場所に流れることもあります。 風が吹くことは、空気がある場所から別の場所に移動する例です。

液体は日常生活における重要な側面の 1 つです。 毎日人間はそれを吸い、飲み、その中に浮かんだり沈んだりしています。 毎日飛行機がそこを通過し、船がその上に浮かんでいます。

同様に、潜水艦もその中に浮かんだり浮かんだりすることができます。 私たちが飲む水や呼吸する空気も、私たちは気づかないことが多いですが、常に人間の体内を循環しています。

動的流体は、移動する流体 (液体、気体など) です。 研究の便宜上、ここでの流体は安定していると考えられます（流体に対して一定の速度を持っています）。 時間）、非圧縮性（体積が変化しない）、粘性がない、乱流ではない（経験がない） ラウンド）。

流体力学は、動いている流体を研究する科学です。 動く流体を学ぶ前に、理想的な流体と流体の流れの種類を知る必要があります。

---

理想的な流体

理想的な流体とは、非圧縮性で、摩擦を受けずに動き、流れが定常的な流体です。

• 流れは安定しています。つまり、特定の点における各流体粒子の速度は、サイズと方向の両方において一定です。 遅い流れの中に定常的な流れが生じます。
• 流れは非合理的です。つまり、あらゆる点で流体粒子がその点に関して角運動量を持たないことを意味します。 流れは現在のライン（流線）に沿って進みます。
• 非圧縮性（非圧縮性）とは、流体が圧力による体積（密度）の変化を受けないことを意味します。
• 粘性がないということは、周囲の流体層や流体が通過する壁との摩擦を受けないことを意味します。 流体の流れの粘度は粘度に関係します。

---

流体流動タイプ

流体の流れにはいくつかの種類があります。 流体が動いているときの経路を流線といいます。 流体の流れのいくつかのタイプを次に示します。

• 直流または層流は、滑らかな流体の流れです。 隣接する層は互いに滑らかに滑ります。 この流れでは、流体粒子は滑らかな経路をたどり、これらの経路は互いに交差しません。 層流はパイプやホースを流れる水に見られます。
• 乱流とは、不規則な円の存在を特徴とし、渦に似た流れです。 乱流は川や溝でよく見られます。

---

流体の動的特性

流体力学の一般的な特性は次のとおりです。

• 液体は互換性がないと考えられます
• 流体は、材料の移動があっても、摩擦なしで移動するとみなされます（粘性はありません）。
  流体の流れは定常流です。つまり、ある点を通過する液体粒子の運動の速度と方向は常に一定です。
• 時間に依存しない（定常）とは、ある点では速度が一定であり、層流（層状）の流れを形成することを意味します。

---

動的流体の公式

• ---

  デビット

デビットは単位時間（通常は1秒あたり）に流れる流体の量です。

どこ ：

Q = 流量 (m³/s)

A = 断面積 (m²)

V = 流体流量 (m/s)

流体の流れは、多くの場合、流量の観点から表現されます。

どこ ：

Q = 流量 (m³/s)

V = 体積 (m³)

t = 時間間隔 (秒)

• ---

  トリチェリの定理

トリチェリの定理は、水槽の穴から水が湧き出る現象です。

水槽の穴から噴き出す水の運動エネルギーの大きさは、位置エネルギーの大きさに等しい。

したがって、穴に噴霧される水の速度は、限界水位から自由に落下する水と同じになります。

穴の高さと限界水位の差が大きいほど、放水の速度が速くなるからです。

X= 2√(hH)
t = √(2H/g)

情報 ：
v は穴からの液体の流出速度です
Hは液体（土壌）が漏れ穴まで落下する距離です。
X は液体が落下する水平距離です
t は液体が地面に触れるまでにかかる時間です
hは液面から漏れ穴までの距離です。

• ---

  連続方程式

連続方程式は、ある場所の流体速度を別の場所に関係付ける方程式です。

関係を導き出す前に、流体の流れに関する用語をいくつか理解することが大切です。 流線は理想的な流体の流路（ソフトフロー）として解釈できます。

接線は、流体の流れに速度の方向を与える線上の点にあります。

流体の流れのラインは互いに交差しません。 水管は動線の集合体です。

第 1 四半期 = 第 2 四半期
A1v1 = A2v2

• ---

  ベルヌーイの方程式

ベルヌーイの法則は、エネルギー保存則に基づいた流体の流れで経験される法則です。

この法則は、圧力 (p) の量、単位体積あたりの運動エネルギー圧力、単位体積あたりの位置エネルギーは、電流線に沿ったすべての点で同じ値を持つことを示しています。

P + 1/2 ρv2 + ρgh = 定数

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

情報 ：
P は圧力 (パスカル = Pa = N/m2)
ρ は流体の密度です。 液体または気体 (kg/m3)
g は重力による加速度 (m/s2)

---

動的流体の問題の例

---

問題１．

2012/2013 SMA 物理国家試験問題 SA 55 No.15

大きな浴槽に水が張ってあり、写真のような蛇口があります。 g = 10 ミリ秒の場合^-2では、蛇口から出る水の速さは……。

あ 3ミリ秒^-1
B. 8ミリ秒^-1
C. 9ミリ秒^-1
D. 30ミリ秒^-1
E. 900ミリ秒^-1

議論
知られている ：
身長 (h) = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0.45 メートル
重力加速度 (g) = 10 m/s²
求：蛇口からの水の噴霧速度（v）
答え ：

トリチェリの定理は、水面から距離 h の穴を通る水流の速度は、高さ h からの水の自由落下の速度に等しいと述べています。
ウォータージェットの速度は自由落下運動の公式を使用して計算されます。 v_t² = 2 g h
v_t² = 2 g h = 2(10)(0.45) = 9
v_t = √9 = 3 m/秒
正解はAです。

問題2。

次の写真に示すように、水を流すためのパイプが家の壁に取り付けられています。 太いパイプと細いパイプの断面積の比率は4：1です。
大きなパイプの位置は地上 5 メートル、小さなパイプは地上 1 メートルです。 大きなパイプ内の水流の速度は、9.1 x 10 の圧力で時速 36 km です。⁵ パ。 定義する：

a) 細いパイプ内の水の速度

b) 2つの配管内の圧力差
c) 細いパイプ内の圧力
(ρ_水 = 1000kg/m³)

議論
既知: h₁ = 5 メートル; h₂ = 1メートル; v₁ = 36 km/h = 10 m/秒; P₁ = 9.1 × 10⁵ パ; あ₁:A₂ = 4: 1

a) 細いパイプ内の水の速度
連続方程式 :
あ₁v₁ =A₂v₂
(4)(10) = (1) (v₂)
v₂ = 40m/秒

b) 2つの配管内の圧力差
ベルヌーイの方程式より:
P₁ + ¹/₂ ρv₁² +ρgh₁ =P₂ + ¹/₂ ρv₂² +ρgh₂
P₁ −P₂ = ¹/₂ ρ(v₂² − v₁²) + ρg (h₂ − 時間₁)
P₁ −P₂ = ¹/₂(1000)(40² − 10²) + (1000)(10)(1 − 5)
P₁ −P₂ = (500)(1500) − 40000 = 750000 − 40000
P₁ −P₂ = 710000 Pa = 7.1 × 10⁵ Pac) 細いパイプ内の圧力
P₁ −P₂ = 7.1 × 10⁵
9.1×10⁵ −P₂ = 7.1 × 10⁵
P₂ = 2.0 × 10⁵ パ

問題3。

貯水池は水で満たされており、壁には穴があります（写真を参照）。 水が穴から出るときの速度は… (g = 10 ミリ秒)^-2)

あ 12ミリ秒^-1
B. 10ミリ秒^-1
C. 6ミリ秒^-1
D. 5ミリ秒^-1
E. 2ミリ秒^-1

議論
知られている ：
高さ (h) = 1.5 m – 0.25 m = 1.25 メートル
重力加速度 (g) = 10 m/s²
募集: 穴から出る水の速度 (v)
答え ：
v_t² = 2 g h = 2(10)(1,25) = 25
v_t = √25 = 5 m/秒
正解はDです。

問題4。

高さ 1 メートル (g = 10 ミリ秒) の水で満たされたタンク^-2）そして壁には漏れ穴があります（写真を参照）。 穴から出てくる水の速さは…
あ 1ミリ秒^-1
B. 2ミリ秒^-1
C. 4ミリ秒^-1
D. 8ミリ秒^-1
E. 10ミリ秒^-1
議論
知られている ：
高さ (h) = 1 m – 0.20 m = 0.8 メートル
重力加速度 (g) = 10 m/s²
募集: 穴から出る水の速度 (v)
答え ：
v_t² = 2 g h = 2(10)(0.8) = 16
v_t = √16 = 4 m/s
正解はDです。

問題5。

パイプは毎秒 1M3 の流量で水を運び、(100 X 100 X 10) M のダムを埋めるために使用されます。 次に、ダムを満水にするのに必要な時間を計算します。

答え ：

したがって、答えは、ダムが満水になるまでに必要な時間、つまり 100,000 秒です。

したがって、Septarknowledge.co.id からのレビューは次のとおりです。 動的流体,あなたの洞察力と知識をさらに深めることができれば幸いです。 訪問していただきありがとうございます。他の記事もぜひお読みください。