ა ჰიდროდინამიკა არის ფიზიკის, კონკრეტულად კლასიკური მექანიკის სფერო, რომელიც მოიცავს სითხეები დინამიური იდეალები, რომლებიც მოძრაობენ. მასში ძირითადად ვსწავლობთ მასის ნაკადის სიჩქარეს, სითხეების მოცულობითი ნაკადის სიჩქარეს, უწყვეტობის განტოლებას და ბერნულის პრინციპს.
წაიკითხეთ ასევე: აეროდინამიკა — ფიზიკის დარგი, რომელიც სწავლობს აირების ურთიერთქმედებას ჰაერთან
რეზიუმე ჰიდროდინამიკის შესახებ
- ჰიდროდინამიკა არის კლასიკური მექანიკის სფერო, რომელიც სწავლობს იდეალურ სითხეებს მოძრაობაში.
- მისი ძირითადი ცნებებია: მასის ნაკადი, მოცულობითი ნაკადი, უწყვეტობის განტოლება და ბერნულის პრინციპი.
- მოცულობითი ნაკადის სიჩქარეზე დაყრდნობით, ჩვენ ვიცით სითხის მოცულობის რაოდენობა, რომელიც გადის სწორ მონაკვეთზე დროის ინტერვალის განმავლობაში.
- მასის ნაკადის სიჩქარიდან გამომდინარე, ჩვენ ვიცით სითხის მასის რაოდენობა, რომელიც გადის სწორ მონაკვეთზე გარკვეული პერიოდის განმავლობაში.
- უწყვეტობის განტოლებიდან გამომდინარე ვაკვირდებით განივი კვეთის ფართობის გავლენას იდეალური სითხის ნაკადის სიჩქარეზე.
- ბერნულის პრინციპიდან გამომდინარე, ჩვენ ვაკვირდებით ურთიერთობას იდეალური სითხის სიჩქარესა და წნევას შორის.
- ჰიდროდინამიკა გამოიყენება თვითმფრინავების, მანქანების, სახლების, შენობების, ჩაფხუტების, ონკანების, სანტექნიკის, აორთქლების, პიტოს მილების და ვენტურის მილების მშენებლობაში.
- მიუხედავად იმისა, რომ ჰიდროდინამიკა არის ფიზიკის სფერო, რომელიც სწავლობს იდეალურ სითხეებს მოძრაობაში, ჰიდროსტატიკა არის ფიზიკის სფერო, რომელიც იკვლევს სტატიკურ სითხეებს.
რა არის ჰიდროდინამიკა?
ჰიდროდინამიკა არის ტერიტორია ფიზიკის, კონკრეტულად კლასიკური მექანიკის, რომელიც სწავლობს იდეალურ სითხეებს (სითხეებსა და აირებს) მოძრაობაში. იდეალური სითხე არის ის, რომელსაც აქვს: ლამინარული ნაკადი, რომელშიც მისი სიჩქარის ინტენსივობა, მიმართულება და მიმართულება ფიქსირებულ წერტილში დროთა განმავლობაში არ იცვლება; შეკუმშვადი ნაკადი, რომელშიც მისი სპეციფიკური მასა მუდმივია; არაბლანტი ნაკადი, დაბალი ნაკადის წინააღმდეგობის წარმოჩენით; და ირროტაციული ნაკადი, არ ბრუნავს ღერძის გარშემო, რომელიც კვეთს მის მასის ცენტრს.
ჰიდროდინამიკის ცნებები
ჰიდროდინამიკაში შესწავლილი ძირითადი ცნებებია მასის ნაკადი, მოცულობითი ნაკადი, უწყვეტობის განტოლება და ბერნულის პრინციპი:
- მოცულობითი ნაკადი: არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სითხის მოცულობის რაოდენობა, რომელიც კვეთს სწორ მონაკვეთს დროის ინტერვალის განმავლობაში. იგი იზომება კუბურ მეტრში წამში [მ3/ს] .
- მასობრივი ნაკადი: არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სითხის მასის რაოდენობა, რომელიც კვეთს სწორ მონაკვეთს დროის ინტერვალის განმავლობაში. ის იზომება [კგ/ს] .
- უწყვეტობის განტოლება: ეხება სიჩქარესა და კვეთის არეალს შორის ურთიერთობას, რომლის დროსაც იდეალური სითხის ნაკადის სიჩქარე იზრდება, როდესაც მცირდება ის კვეთის ფართობი, რომლითაც იგი მიედინება. ეს განტოლება აისახება ქვემოთ მოცემულ სურათზე:
- ბერნულის პრინციპი: ეხება იდეალური სითხის სიჩქარესა და წნევას შორის ურთიერთობას, რომელშიც თუ სითხის სიჩქარე ხდება უფრო დიდი, რადგან ის მიედინება ნაკადის ხაზში, მაშინ სითხის წნევა მცირდება და პირიქით. ეს პრინციპი აისახება ქვემოთ მოცემულ სურათზე:
ჰიდროდინამიკური ფორმულები
→ მოცულობითი ნაკადის ფორმულა
\(R_v=A\cdot v\)
- რვ → სითხის მოცულობითი ნაკადი, გაზომილი წმ [მ3/წ] .
- ა → დინების მონაკვეთის ფართობი, გაზომილი კვადრატულ მეტრებში [მ2].
- ვ → მონაკვეთის საშუალო სიჩქარე, იზომება მეტრებში წამში [ქალბატონი].
→ მასის ნაკადის ფორმულა
როდესაც სითხის სიმკვრივე ყველა წერტილში ერთნაირია, ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ მასის ნაკადის სიჩქარე:
\(R_m=\rho\cdot A\cdot v\)
- რმ → სითხის მასის ნაკადის სიჩქარე, გაზომილი წმ [კგ/წ] .
- ρ → სითხის სიმკვრივე, გაზომილი [კგ/მ3].
- ა → დინების მონაკვეთის ფართობი, გაზომილი კვადრატულ მეტრებში [მ2].
- ვ → მონაკვეთის საშუალო სიჩქარე, იზომება მეტრებში წამში [ქალბატონი].
→ უწყვეტობის განტოლება
\(A_1\cdot v_1=A_2\cdot v_2\)
- ა1 → ნაკადის მონაკვეთის 1 ფართობი, გაზომილი კვადრატულ მეტრებში [მ2].
- ვ1 → ნაკადის სიჩქარე 1-ში, იზომება მეტრებში წამში [ქალბატონი].
- ა2 → ნაკადის მონაკვეთის 2 ფართობი, გაზომილი კვადრატულ მეტრებში [მ2].
- ვ2 → ნაკადის სიჩქარე 2 ზონაში, იზომება მეტრებში წამში [ქალბატონი].
→ ბერნულის განტოლება
\(p_1+\frac{\rho\cdot v_1^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_1=p_2+\frac{\rho\cdot v_2^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_2\)
- პ1 → სითხის წნევა 1 წერტილში, გაზომილი პასკალებში [Ნიჩაბი].
- პ2 → სითხის წნევა მე-2 წერტილში, გაზომილი პასკალებში [Ნიჩაბი].
- ვ1 → სითხის სიჩქარე 1 წერტილში, იზომება მეტრებში წამში [ქალბატონი].
- ვ2 → სითხის სიჩქარე მე-2 წერტილში, იზომება მეტრებში წამში [ქალბატონი].
- წ1 → სითხის სიმაღლე 1 წერტილში, იზომება მეტრებში [მ].
- წ2 → სითხის სიმაღლე 2 წერტილში, იზომება მეტრებში [მ].
- ρ → სითხის სიმკვრივე, გაზომილი [კგ/მ3 ].
- გ → გრავიტაციის აჩქარება, ზომები დაახლოებით 9,8 მ/წ2 .
ჰიდროდინამიკა ყოველდღიურ ცხოვრებაში
ჰიდროდინამიკაში შესწავლილი ცნებები ფართოდ გამოიყენება ააშენეთ თვითმფრინავები, მანქანები, სახლები, შენობები, ჩაფხუტები და სხვა.
ნაკადის შესწავლა საშუალებას გვაძლევს გავაკეთოთ წყლის ნაკადის გაზომვა სახლებში და სამრეწველო გამწმენდ ნაგებობებში, გარდა სამრეწველო გაზებისა და საწვავის რაოდენობების შეფასებებისა.
ბერნულის პრინციპის შესწავლა აქვს ფართო გამოყენება ფიზიკასა და ინჟინერიაში, ძირითადად აორთქლებისა და პიტოს მილების შექმნისას, ჰაერის ნაკადის სიჩქარის გასაზომად; და ვენტურის მილების შექმნისას, მილის შიგნით სითხის დინების სიჩქარის გასაზომად.
უწყვეტობის განტოლების შესწავლის საფუძველზე შესაძლებელია ქონდეს ონკანების მუშაობის პრინციპის გაგება და რატომ, როცა თითს შლანგის წყლის გამოსასვლელში ჩასვამთ, წყლის სიჩქარე იზრდება.
განსხვავებები ჰიდროდინამიკასა და ჰიდროსტატიკას შორის
ჰიდროდინამიკა და ჰიდროსტატიკა არის ფიზიკის სფეროები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან სითხეების შესწავლაზე:
- ჰიდროდინამიკა: ფიზიკის სფერო, რომელიც სწავლობს დინამიურ სითხეებს მოძრაობაში. მასში ვსწავლობთ მოცულობითი ნაკადის, მასის ნაკადის, უწყვეტობის განტოლებისა და ბერნულის პრინციპის ცნებებს.
- ჰიდროსტატიკური: ფიზიკის სფერო, რომელიც სწავლობს სტატიკური სითხეებს მოსვენებულ მდგომარეობაში. მასში ვსწავლობთ კონკრეტული მასის, წნევის, სტივინის პრინციპს და მის გამოყენებას და არქიმედეს თეორემას ცნებებს.
იხილეთ ასევე:კინემატიკა - ფიზიკის სფერო, რომელიც სწავლობს სხეულების მოძრაობას მოძრაობის წარმოშობის გათვალისწინების გარეშე.
ამოხსნილი სავარჯიშოები ჰიდროდინამიკაზე
კითხვა 1
(Enem) კონდიციონერის დამონტაჟების მიზნით, რეკომენდებულია მისი განთავსება ოთახის კედლის ზედა ნაწილზე, როგორც სითხეების უმეტესობა (სითხეები და აირები) გაცხელებისას განიცდის გაფართოებას, მცირდება მათი სიმკვრივე და განიცდის გადაადგილებას. აღმავალი. თავის მხრივ, როდესაც ისინი გაცივდებიან, ისინი უფრო მკვრივი ხდებიან და განიცდიან ქვევით გადაადგილებას.
ტექსტში წარმოდგენილი წინადადება ამცირებს ენერგიის მოხმარებას, რადგან
ა) ამცირებს ჰაერის ტენიანობას ოთახში.
ბ) ზრდის ოთახის გარეთ თბოგამტარობის სიჩქარეს.
გ) აადვილებს წყლის გადინებას ოთახიდან.
დ) ხელს უწყობს ცივი და ცხელი ჰაერის ნაკადების ცირკულაციას ოთახში.
ე) ამცირებს მოწყობილობიდან ოთახში სითბოს გამოყოფის სიჩქარეს.
რეზოლუცია:
ალტერნატივა D
ტექსტში წარმოდგენილი წინადადება ამცირებს ელექტროენერგიის მოხმარებას, რადგან ცივი ჰაერი იზრდება და ცხელი ჰაერი ეშვება, რაც ხელს უწყობს ცივი და ცხელი ჰაერის ნაკადების ცირკულაციას ოთახში.
კითხვა 2
(Unichristus) 8000 ლიტრი ტევადობის ცისტერნა მთლიანად ივსება წყლით. ამ ცისტერნის მთელი წყალი გადაიტუმბება წყლის ტანკერში 8000 ლიტრი ტევადობით 200 ლიტრი/წუთში მუდმივი ნაკადით.
მთლიანი დრო, რომელიც საჭიროა ცისტერნიდან სატვირთო მანქანამდე მთელი წყლის ამოსაღებად, იქნება
ა) 50 წუთი.
ბ) 40 წუთი.
გ) 30 წუთი.
დ) 20 წუთი.
ე) 10 წუთი.
რეზოლუცია:
ალტერნატივა B
ჩვენ გამოვთვლით საჭირო მთლიან დროს მოცულობითი ნაკადის ფორმულის გამოყენებით:
\(R_v=A\cdot v\)
\(R_v=A\cdot\frac{x}{t}\)
\(R_v=\frac{V}{t}\)
\(200=\frac{8000}{t}\)
\(t=\frac{8000}{200}\)
\(t=40\წთ\)
წყაროები
ნუსენცვეიგი, ჰერჩ მოისესი. საბაზისო ფიზიკის კურსი: სითხეები, რხევები და ტალღები, სითბო (ტ. 2). 5 ed. სან პაულო: Editora Blucher, 2015 წ.
ჰალიდეი, დევიდ; რეზნიკი, რობერტი; უოკერი, ჯეარლ. ფიზიკის საფუძვლები: გრავიტაცია, ტალღები და თერმოდინამიკა (ტ. 2) 8. რედ. რიო დე ჟანეირო, RJ: LTC, 2009 წ.