ए जल-गत्यात्मकता भौतिकी का एक क्षेत्र है, विशेष रूप से शास्त्रीय यांत्रिकी, जिसमें शामिल है तरल पदार्थ गतिशील आदर्श, वे जो गतिशील हैं। इसमें हम मुख्य रूप से द्रव्यमान प्रवाह दर, तरल पदार्थों की वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर, निरंतरता समीकरण और बर्नौली के सिद्धांत का अध्ययन करते हैं।
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हाइड्रोडायनामिक्स पर सारांश
- हाइड्रोडायनामिक्स शास्त्रीय यांत्रिकी का एक क्षेत्र है जो गति में आदर्श तरल पदार्थों का अध्ययन करता है।
- इसकी मुख्य अवधारणाएँ हैं: द्रव्यमान प्रवाह, आयतन प्रवाह, निरंतरता समीकरण और बर्नौली का सिद्धांत।
- वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर के आधार पर, हम एक समय अंतराल के दौरान एक सीधे खंड से गुजरने वाले तरल पदार्थ की मात्रा की मात्रा जानते हैं।
- द्रव्यमान प्रवाह दर के आधार पर, हम किसी तरल पदार्थ के द्रव्यमान की मात्रा जानते हैं जो एक निश्चित अवधि के दौरान एक सीधे खंड से होकर गुजरता है।
- निरंतरता समीकरण के आधार पर, हम एक आदर्श तरल पदार्थ की प्रवाह गति पर क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के प्रभाव का निरीक्षण करते हैं।
- बर्नौली के सिद्धांत के आधार पर, हम एक आदर्श तरल पदार्थ की गति और दबाव के बीच संबंध का निरीक्षण करते हैं।
- हाइड्रोडायनामिक्स का उपयोग हवाई जहाज, कारों, घरों, इमारतों, हेलमेट, नल, प्लंबिंग, वेपोराइज़र, पिटोट ट्यूब और वेंचुरी ट्यूब के निर्माण में किया जाता है।
- जबकि हाइड्रोडायनामिक्स भौतिकी का एक क्षेत्र है जो गति में आदर्श तरल पदार्थों का अध्ययन करता है, हाइड्रोस्टैटिक्स भौतिकी का एक क्षेत्र है जो स्थैतिक तरल पदार्थों की जांच करता है।
हाइड्रोडायनामिक्स क्या है?
हाइड्रोडायनामिक्स एक क्षेत्र है भौतिकी का, विशेष रूप से शास्त्रीय यांत्रिकी का, जो गति में आदर्श तरल पदार्थों (तरल पदार्थ और गैसों) का अध्ययन करता है. एक आदर्श द्रव वह है जिसमें: लामिना का प्रवाह होता है, जिसमें एक निश्चित बिंदु पर इसकी तीव्रता, दिशा और गति की दिशा समय के साथ नहीं बदलती है; असंपीड्य प्रवाह, जिसमें इसका विशिष्ट द्रव्यमान स्थिर होता है; गैर-चिपचिपा प्रवाह, कम प्रवाह प्रतिरोध प्रस्तुत करता है; और अघूर्णी प्रवाह, किसी अक्ष के चारों ओर नहीं घूमता जो इसके द्रव्यमान के केंद्र को पार करता है।
हाइड्रोडायनामिक्स अवधारणाएँ
हाइड्रोडायनामिक्स में अध्ययन की जाने वाली मुख्य अवधारणाएँ द्रव्यमान प्रवाह, आयतन प्रवाह, निरंतरता समीकरण और बर्नौली का सिद्धांत हैं:
- वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह: एक भौतिक मात्रा है जिसे किसी तरल पदार्थ के आयतन की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो समय के अंतराल के दौरान एक सीधे खंड को पार करता है। इसे प्रति सेकंड घन मीटर में मापा जाता है [एम3/एस] .
- जन प्रवाह: एक भौतिक मात्रा है जिसे एक तरल पदार्थ के द्रव्यमान की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो समय के अंतराल के दौरान एक सीधे खंड को पार करता है। इसमें मापा जाता है [किलोग्राम/एस] .
- सातत्य समीकरण: गति और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के बीच संबंध से संबंधित है, जिसमें एक आदर्श तरल पदार्थ की प्रवाह गति बढ़ जाती है क्योंकि क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र जिसके माध्यम से यह प्रवाहित होता है कम हो जाता है। इस समीकरण को नीचे दी गई छवि द्वारा उदाहरण दिया गया है:
- बर्नौली का सिद्धांत: एक आदर्श तरल पदार्थ की गति और दबाव के बीच संबंध से संबंधित है, जिसमें यदि किसी तरल पदार्थ की गति बन जाती है जब यह प्रवाह रेखा के माध्यम से बड़ा होता है, तो द्रव का दबाव कम हो जाता है और विपरीतता से। इस सिद्धांत को नीचे दी गई छवि द्वारा उदाहरण दिया गया है:
हाइड्रोडायनामिक सूत्र
→ वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह सूत्र
\(R_v=A\cdot v\)
- आरवी → द्रव का आयतन प्रवाह, मापा जाता है [एम3/एस] .
- ए → प्रवाह खंड क्षेत्र, वर्ग मीटर में मापा गया [एम2].
- वी → अनुभाग की औसत गति, मीटर प्रति सेकंड में मापी गई [एमएस].
→ द्रव्यमान प्रवाह सूत्र
जब द्रव का घनत्व सभी बिंदुओं पर समान होता है, तो हम द्रव्यमान प्रवाह दर ज्ञात कर सकते हैं:
\(R_m=\rho\cdot A\cdot v\)
- आरएम → द्रव की द्रव्यमान प्रवाह दर, में मापी जाती है [किलोग्राम/एस] .
- ρ → द्रव घनत्व, में मापा गया [किलोग्राम/एम3].
- ए → प्रवाह खंड क्षेत्र, वर्ग मीटर में मापा गया [एम2].
- वी → अनुभाग की औसत गति, मीटर प्रति सेकंड में मापी गई [एमएस].
→ निरंतरता समीकरण
\(A_1\cdot v_1=A_2\cdot v_2\)
- ए1 → प्रवाह खंड 1 का क्षेत्रफल, वर्ग मीटर में मापा गया [एम2].
- वी1 → क्षेत्र 1 में प्रवाह गति, मीटर प्रति सेकंड में मापी गई [एमएस].
- ए2 → प्रवाह खंड 2 का क्षेत्रफल, वर्ग मीटर में मापा गया [एम2].
- वी2 → क्षेत्र 2 में प्रवाह गति, मीटर प्रति सेकंड में मापी गई [एमएस].
→ बर्नौली समीकरण
\(p_1+\frac{\rho\cdot v_1^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_1=p_2+\frac{\rho\cdot v_2^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_2\)
- पी1 → बिंदु 1 पर द्रव दबाव, पास्कल में मापा जाता है [बेलचा].
- पी2 → बिंदु 2 पर द्रव दबाव, पास्कल में मापा जाता है [बेलचा].
- वी1 → बिंदु 1 पर द्रव वेग, मीटर प्रति सेकंड में मापा जाता है [एमएस].
- वी2 → बिंदु 2 पर द्रव की गति, मीटर प्रति सेकंड में मापी गई [एमएस].
- य1 → बिंदु 1 पर द्रव की ऊंचाई, मीटर में मापी गई [एम].
- य2 → बिंदु 2 पर द्रव की ऊंचाई, मीटर में मापी गई [एम].
- ρ → द्रव घनत्व, में मापा गया [किलोग्राम/एम3 ].
- जी → गुरुत्वाकर्षण का त्वरण, लगभग मापता है 9,8 एम/एस2 .
रोजमर्रा की जिंदगी में हाइड्रोडायनामिक्स
हाइड्रोडायनामिक्स में अध्ययन की गई अवधारणाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है हवाई जहाज, कार, घर, भवन, हेलमेट और बहुत कुछ बनाएं.
प्रवाह का अध्ययन हमें यह बनाने की अनुमति देता है घरों और औद्योगिक उपचार संयंत्रों में जल प्रवाह को मापना, औद्योगिक गैसों और ईंधन की मात्रा के आकलन के अलावा।
बर्नौली के सिद्धांत का अध्ययन किया गया है भौतिकी और इंजीनियरिंग में व्यापक उपयोग, मुख्य रूप से वायु प्रवाह की गति को मापने के लिए वेपोराइज़र और पिटोट ट्यूब के निर्माण में; और वेंचुरी ट्यूब के निर्माण में, एक पाइप के अंदर तरल के प्रवाह की गति को मापने के लिए।
सातत्य समीकरण के अध्ययन के आधार पर ऐसा होना संभव है नल के कार्य सिद्धांत को समझना और क्यों, जब आप नली के पानी के आउटलेट में अपनी उंगली डालते हैं, तो पानी की गति बढ़ जाती है।
हाइड्रोडायनामिक्स और हाइड्रोस्टैटिक्स के बीच अंतर
हाइड्रोडायनामिक्स और हाइड्रोस्टैटिक्स भौतिकी के ऐसे क्षेत्र हैं जो तरल पदार्थों के अध्ययन के लिए जिम्मेदार हैं:
- हाइड्रोडायनामिक्स: भौतिकी का वह क्षेत्र जो गति में गतिशील तरल पदार्थों का अध्ययन करता है। इसमें हम आयतन प्रवाह, द्रव्यमान प्रवाह, निरंतरता समीकरण और बर्नौली के सिद्धांत की अवधारणाओं का अध्ययन करते हैं।
- हीड्रास्टाटिक: भौतिकी का वह क्षेत्र जो स्थिर अवस्था में, स्थिर तरल पदार्थों का अध्ययन करता है। इसमें हम विशिष्ट द्रव्यमान, दबाव, स्टीविन के सिद्धांत और उसके अनुप्रयोगों और आर्किमिडीज़ प्रमेय की अवधारणाओं का अध्ययन करते हैं।
यह भी देखें:किनेमेटिक्स - भौतिकी का वह क्षेत्र जो गति की उत्पत्ति को ध्यान में रखे बिना निकायों की गति का अध्ययन करता है
हाइड्रोडायनामिक्स पर हल किए गए अभ्यास
प्रश्न 1
(एनीम) एयर कंडीशनिंग इकाई स्थापित करने के लिए, यह सुझाव दिया जाता है कि इसे कमरे की दीवार के ऊपरी हिस्से पर रखा जाए, जैसे कि अधिकांश तरल पदार्थ (तरल पदार्थ और गैसें) गर्म होने पर फैलते हैं, उनका घनत्व कम हो जाता है और विस्थापन होता है आरोही। बदले में, जब उन्हें ठंडा किया जाता है, तो वे सघन हो जाते हैं और नीचे की ओर विस्थापित हो जाते हैं।
पाठ में प्रस्तुत सुझाव ऊर्जा की खपत को कम करता है, क्योंकि
ए) कमरे के अंदर हवा की नमी कम कर देता है।
बी) कमरे से बाहर तापीय संचालन की दर बढ़ जाती है।
सी) पानी को कमरे से बाहर निकालना आसान बनाता है।
डी) कमरे के भीतर ठंडी और गर्म हवा के प्रवाह को सुविधाजनक बनाता है।
ई) डिवाइस से कमरे में गर्मी उत्सर्जन की दर कम कर देता है।
संकल्प:
वैकल्पिक डी
पाठ में प्रस्तुत सुझाव विद्युत ऊर्जा की खपत को कम करता है, क्योंकि ठंडी हवा ऊपर उठती है और गर्म हवा नीचे आती है, जिससे कमरे के भीतर ठंडी और गर्म हवा की धाराओं का संचार आसान हो जाता है।
प्रश्न 2
(यूनीक्रिस्टस) 8000 लीटर की क्षमता वाला एक हौज पूरी तरह से पानी से भरा हुआ है। इस टंकी से सारा पानी 200 लीटर/मिनट की निरंतर प्रवाह दर पर 8000 लीटर की क्षमता वाले पानी के टैंकर में डाला जाएगा।
टंकी से सारा पानी टैंकर ट्रक तक निकालने में कुल कितना समय लगेगा
ए) 50 मिनट.
बी) 40 मिनट.
ग) 30 मिनट.
डी) 20 मिनट.
ई) 10 मिनट.
संकल्प:
वैकल्पिक बी
हम वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह सूत्र का उपयोग करके आवश्यक कुल समय की गणना करेंगे:
\(R_v=A\cdot v\)
\(R_v=A\cdot\frac{x}{t}\)
\(R_v=\frac{V}{t}\)
\(200=\frac{8000}{t}\)
\(t=\frac{8000}{200}\)
\(t=40\ मिनट\)
सूत्रों का कहना है
नुसेन्ज़वेइग, हर्च मोयसेस। बुनियादी भौतिकी पाठ्यक्रम: तरल पदार्थ, दोलन और तरंगें, ऊष्मा (वॉल्यूम। 2). 5 संस्करण. साओ पाउलो: एडिटोरा ब्लूचर, 2015।
हॉलिडे, डेविड; रेसनिक, रॉबर्ट; वॉकर, जेरल। भौतिकी के मूल सिद्धांत: गुरुत्वाकर्षण, तरंगें और ऊष्मप्रवैगिकी (वॉल्यूम। 2) 8. ईडी। रियो डी जनेरियो, आरजे: एलटीसी, 2009।