Динамические жидкости: уравнения Бернулли, характеристики и примеры задач
Динамические жидкие материалы: формула закона Бернулли, определение, типы, характеристики и примеры задачЗнаете ли вы, что это значит Динамическая жидкость??? Если вы этого не знаете, вы как раз вовремя, чтобы посетить гуру Pendidikan.com. Потому что по этому поводу мы рассмотрим определение динамической жидкости, типы динамического потока жидкости, характеристики. Динамические жидкости, а также формулы и примеры вопросов в полном объеме, поэтому давайте посмотрим на обзоры ниже: это.
Определение динамических жидкостей
Динамические жидкости - это жидкости (могут быть жидкости, газы), которые движутся. Для облегчения исследования жидкость здесь считается стационарной (имеет постоянную скорость по отношению к). время), несжимаемый (без изменения объема), не вязкий, не турбулентный (без изменения объема) раундов).
Гидродинамика - это изучение движущихся жидкостей. Перед изучением движущихся жидкостей необходимо знать идеальную жидкость и типы потока жидкости.
Идеальная жидкость
Идеальная жидкость - это несжимаемая жидкость, движущаяся без трения и течение которой стационарно.
- Поток постоянный, то есть скорость каждой жидкой частицы в определенной точке постоянна как по величине, так и по направлению. Устойчивый поток возникает при медленном потоке.
- Течение иррационально, что означает, что в любой точке жидкая частица не имеет момента количества движения относительно этой точки. Течение следует по линии тока.
- Несжимаемая (несжимаемая), что означает, что жидкость не изменяется в объеме (плотности) из-за влияния давления.
- Не вязкий, что означает, что он не испытывает трения ни с окружающим слоем жидкости, ни со стенками, по которым он проходит. Вязкость в потоке жидкости связана с вязкостью.
Тип потока жидкости
Есть несколько типов течения жидкости. Путь, по которому движется жидкость, называется линией потока. Ниже приведены некоторые типы потоков жидкости, а именно следующие:
- Прямой или ламинарный поток - это плавный поток жидкости. Соседние слои плавно скользят друг по другу. В этом потоке частицы жидкости движутся по плавному пути, и эти пути не пересекаются друг с другом. Ламинарный поток встречается в воде, протекающей по трубам или шлангам.
- Турбулентное течение - это течение, характеризующееся беспорядочными кругами и напоминающее вихрь. Бурный поток часто встречается в реках и канавах.
Динамические характеристики жидкости
Общие характеристики динамических жидкостей следующие:
- жидкость считается несовместимой
- Считается, что жидкость движется без трения, даже если есть движение вещества (оно не имеет вязкости).
- Поток жидкости - это стационарный поток, т.е. скорость и направление движения частиц жидкости через определенную точку всегда постоянны.
- не зависит от времени (устойчивый), что означает, что скорость постоянна в определенной точке и образует леминарный поток (слоистый)
Формула динамической жидкости
Количества в динамических жидкостях
Расход потока (Q)
Объем жидкости, протекающей в единицу времени, или:
Где :
Q = расход (м3 / с)
A = площадь поперечного сечения (м2)
V = расход жидкости (м / с)
Расход жидкости часто выражается через скорость потока.
Где :
Q = расход (м3 / с)
V = объем (м3)
t = временной интервал (с)
Пример проблем
Труба отводит воду со скоростью 1 м3 в секунду и используется для заполнения плотины размером (100 x 100 x 10) м. Подсчитайте время, которое потребуется, чтобы заполнить дамбу до краев!
Отвечать:
Итак, время, необходимое для заполнения дамбы до краев, составляет 100000 с.
Уравнение непрерывности
Уравнение неразрывности - это уравнение, которое связывает скорость внутренней жидкости из одного места в другое. Прежде чем строить отношения, вы должны понять некоторые термины, связанные с потоком жидкости. Линия потока определяется как идеальный путь потока жидкости (мягкий поток). Касательная в точке на линии дает нам направление скорости потока жидкости. Линии потока не пересекаются. Водяная трубка представляет собой набор поточных линий.
Считается, что вода, текущая в водопроводе, имеет одинаковый расход в любой точке. Или, если это рассмотрено в 2-х местах, то:
Поток 1 = Поток 2, или:
Уравнение закона Бернулли
Закон Бернулли - это закон, основанный на законе сохранения энергии, испытываемой потоком жидкости.. Этот закон гласит, что сумма давления (p), кинетической энергии на единицу объема и потенциальной энергии на единицу объема имеет одинаковое значение в любой точке на линии потока. Если выражено в уравнении, становится:
Где :
p = давление воды (Па)
v = скорость воды (м / с)
g = ускорение свободного падения
h = уровень воды
Теорема Торичелли (скорость истечения)
Скорость, с которой вода фонтанирует из отверстия, такая же, как у воды, свободно падающей с высоты. Скорость, с которой вода фонтанирует из отверстия, называется скоростью истечения. Это явление известно как теорема Торичелли.
Применим уравнение Бернулли к точке 1 (поверхность контейнера) и точке 2 (поверхность отверстия). Поскольку диаметр крана / отверстия на дне емкости намного меньше диаметра емкости, скорость жидкости на поверхности емкости считается равной нулю (v1 = 0). Поверхность емкости и поверхность отверстия / крана открыты, так что давление равно атмосферному давлению (P1 = P2). Таким образом, уравнение Бернулли для этого случая:
На основании этого уравнения оказывается, что расход воды в отверстии на расстоянии h от поверхности контейнера одинаков. со скоростью потока воды, свободно падающей на расстояние h (сравните Движение свободного падения) Это известно как Теорема Торричели.
Вентуриметр
Вентуриметр - это устройство, называемое трубкой Вентури. Трубка Вентури - это труба, которая имеет более узкое поперечное сечение посередине и проложена горизонтально с оснащен контрольной трубкой для определения существующего уровня воды, чтобы можно было учтено. Мы изучим два вентуриметра, а именно, вентуриметры без манометра и вентуриметры, использующие манометр, содержащий другие жидкости.
Трубка Пито
Измерительным прибором, который мы можем использовать для измерения скорости газа, является трубка Пито. Посмотрите на следующую картинку.
Газ (например, воздух) проходит через отверстия в точке а. Эти отверстия параллельны направлению потока и сделаны достаточно далеко позади, чтобы скорость и давление газа за пределами отверстий имели значения, аналогичные значениям свободного потока. Итак, va = v (скорость газа) и давление на левой ножке манометра пилотной трубки равно давлению потока газа (Па).
Отверстие правой ножки манометра перпендикулярно потоку, так что скорость газа уменьшается до нуля в точке b (vb = 0). В этот момент газ находится в состоянии покоя. Давление на правой ножке манометра равно давлению в точке b (pb). Разницей в высоте точек a и b можно пренебречь (ha = hb), так что разница давления, возникающая в соответствии с уравнением Бернулли, будет следующей:
- Опрыскиватель
В распылителях от комаров и парфюмерии при нажатии на всасывающий стержень воздух будет течь с высокой скоростью и проходить через горловину трубы. В результате давление на конце сопла становится небольшим. Эта разница давлений заставляет жидкость в резервуаре подниматься и плавно рассеиваться потоком воздуха из всасывающей трубки.
- Самолет
Подъемная сила самолета не зависит от двигателя, но самолет может летать, потому что он использует закон Бернулли, который определяет скорость воздушного потока прямо под крылом, потому что скорость потока выше больше, чем давление на самолет меньше, чем давление на самолет ниже под.
Поперечное сечение крыла самолета имеет более острую заднюю часть, а верхняя сторона более изогнута, чем нижняя. Посмотрите на картинку ниже. Текущая линия на верхней стороне более плотная, чем на нижней.
То есть скорость воздушного потока на верхней стороне плоскости v2 больше, чем на нижней стороне крыла v1. Согласно принципу Борнулли, давление на верхней стороне p2 меньше, чем на нижней стороне p1, потому что скорость воздуха больше. Используя A в качестве площади поперечного сечения плоскости, величину подъемной силы можно определить по следующему уравнению.
Информация :
= плотность воздуха (кг / м3)
vа= скорость воздушного потока в верхней части самолета (м / с)
vб= скорость воздушного потока в нижней части самолета (м / с)
F = подъемная сила самолета (N)
Самолет можно поднять, если подъемная сила превышает вес самолета. Итак, самолет может летать или нет, в зависимости от веса самолета, скорости самолета и размера его крыльев. Чем больше скорость самолета, тем больше скорость полета. Это означает, что подъемная сила крыла самолета увеличивается.
Точно так же, чем больше размер крыла, тем больше подъемная сила. Для того, чтобы самолет поднялся, подъемная сила должна быть больше, чем вес самолета (F1 - F2)> m g. Если самолет уже находится на определенной высоте, и пилот хочет сохранить эту высоту (парить по земле) воздух), то скорость самолета необходимо отрегулировать так, чтобы подъемная сила была равна весу самолета (F1 - F2) = мг.
Примеры задач и обсуждение: динамические жидкости
Примеры задач и дискуссий по динамическим жидкостям, физический материал для SMA класса 2. Включает в себя уравнения разряда, неразрывности, законы Бернулли и Торичелли.
Пример № вопроса 1
Ахмад наполняет ведро вместимостью 20 литров водой из крана, как показано на следующем рисунке!
Если площадь поперечного сечения крана диаметром D2 составляет 2 см2, а скорость потока воды в кране составляет 10 м / с, определить:
а) Слив воды
б) Время, необходимое для заполнения ведра
Обсуждение
Данные :
A2 = 2 см2 = 2 x 10−4 м2
v2 = 10 м / с
а) Слив воды
Q = A2v2 = (2 x 10−4) (10)
Q = 2 x 10-3 м3 / с
б) Время, необходимое для заполнения ведра
Данные :
V = 20 литров = 20 x 10−3 м3
Q = 2 x 10-3 м3 / с
т = V / Q
t = (20 x 10-3 м3) / (2 x 10-3 м3 / с)
t = 10 секунд
Вопрос № 2
Подземный водопровод имеет форму, подобную изображенной на следующем рисунке!
Если площадь поперечного сечения большой трубы составляет 5 м2, площадь поперечного сечения маленькой трубы составляет 2 м2, а скорость потока воды в большой трубе составляет 15 м / с, определите скорость воды, которая течет по маленькой трубе!
Обсуждение
Уравнение неразрывности
A1v1 = A2v2
(5) (15) = (2) v2
v2 = 37,5 м / с
Вопрос № 3
Бак для воды с отверстием для утечки показан на следующем рисунке!
Расстояние ямы до земли - 10 м, а расстояние от ямы до поверхности воды - 3,2 м. Определять:
а) Скорость выхода воды
б) Наибольшее горизонтальное расстояние, достигаемое водой
c) Время, необходимое для того, чтобы утечка воды ударилась о землю.
Обсуждение
а) Скорость выхода воды
v = (2gh)
v = (2 x 10 x 3,2) = 8 м / с
б) Наибольшее горизонтальное расстояние, достигаемое водой
Х = 2√ (чН)
X = 2√ (3,2 x 10) = 8√2 м
c) Время, необходимое для того, чтобы утечка воды ударилась о землю.
t = (2H / г)
t = (2 (10) / (10)) = 2 секунды
Вопрос № 4
Для измерения скорости потока воды в горизонтальной трубе используется инструмент, как показано на следующем рисунке!
Если площадь поперечного сечения большой трубы составляет 5 см2, а площадь поперечного сечения маленькой трубы составляет 3 см2, а разница в уровне воды в двух вертикальных трубах составляет 20 см, определите:
а) скорость воды, протекающей по большой трубе
б) скорость воды, протекающей по небольшой трубе
Обсуждение
а) скорость воды, протекающей по большой трубе
v1 = A2√ [(2gh): (A12 A22)]
v1 = (3) [(2 x 10 x 0,2): (52 32)]
v1 = 3 [(4): (16)]
v1 = 1,5 м / с
Советы:
Единицы измерения A приведены в см2, g и h должны быть в м / с2 и м. v будет иметь единицы измерения м / с.
б) скорость воды, протекающей по небольшой трубе
A1v1 = A2v2
(3/2) (5) = (v2) (3)
v2 = 2,5 м / с
Вопрос № 5
Труба для раздачи воды крепится к стене дома, как показано на следующем рисунке! Соотношение площади поперечного сечения большой трубы и маленькой трубы составляет 4: 1.
Положение большой трубы составляет 5 м над землей, а малой трубы - 1 м над землей. Скорость потока воды в большой трубе составляет 36 км / час при давлении 9,1 х 105 Па. Определять:
а) Скорость воды в небольшой трубе
б) Разница давлений на двух трубах
в) Давление в малой трубе
(ρводы = 1000 кг / м3)
Обсуждение
Данные :
h1 = 5 м
h2 = 1 м
v1 = 36 км / ч = 10 м / с
P1 = 9,1 x 105 Па
A1: A2 = 4: 1
а) Скорость воды в небольшой трубе
Уравнение непрерывности:
A1v1 = A2v2
(4) (10) = (1) (v2)
v2 = 40 м / с
б) Разница давлений на двух трубах
Из уравнения Бернулли:
P1 + 1/2 v12 + gh1 = P2 + 1/2 v22 + gh2
P1 P2 = 1/2 (v22 v12) + g (h2 h1)
P1 P2 = 1/2 (1000) (402 102) + (1000) (10) (1 5)
P1 P2 = (500) (1500) 40000 = 750000 40000
P1 P2 = 710000 Па = 7,1 x 105 Па
в) Давление в малой трубе
P1 P2 = 7,1 х 105
9,1 х 105 P2 = 7,1 х 105
P2 = 2,0 x 105 Па
Пример Чтобы узнать, как применять динамические жидкости в повседневной жизни:
В повседневной жизни вы можете найти применение закона Бернулли, который широко применяется к объектам и инфраструктуре, поддерживающим сегодняшнюю жизнь человека, таким как:
- для определения подъемной силы на крыльях и фюзеляже самолета
- духи спрей
- распылитель яда от насекомых
Это обзор о Динамические жидкости: определение, типы потока, характеристики и формулы вместе с примерами полных задач Надеюсь, то, что рассмотрено выше, будет полезно. Это все и спасибо.
Также читайте ссылки на другие статьи по теме:
- Бумага для химического склеивания: определение, типы и полные изображения
- Электромагнитная индукция: определение, применение и формулы вместе с полными примерами проблем
- Переменный ток: определение, преимущества и примеры полных проблем
Рекламные ссылки
- https://merpati.co.id/video-bokeh-full/