ㅏ 유체 역학 물리학, 특히 고전역학의 한 분야로, 체액 역동적인 이상, 움직이는 이상. 여기서 우리는 주로 질량유량, 유체의 체적유량, 연속방정식, 베르누이의 원리를 연구합니다.
읽어보세요: 공기역학 — 기체와 공기의 상호 작용을 연구하는 물리학의 한 분야
유체역학 요약
- 유체역학(Hydrodynamics)은 움직이는 이상적인 유체를 연구하는 고전역학의 한 분야입니다.
- 주요 개념은 질량유량, 체적유량, 연속방정식, 베르누이의 원리입니다.
- 체적 유량을 바탕으로 일정 시간 동안 직선 구간을 통과하는 유체의 체적을 알 수 있습니다.
- 질량유량을 바탕으로 일정 시간 동안 직선 구간을 통과하는 유체의 질량을 알 수 있습니다.
- 연속성 방정식을 기반으로 이상적인 유체의 유속에 대한 단면적의 영향을 관찰합니다.
- 베르누이의 원리를 바탕으로 이상적인 유체의 속도와 압력 사이의 관계를 관찰합니다.
- 유체역학은 비행기, 자동차, 주택, 건물, 헬멧, 수도 꼭지, 배관, 기화기, 피토관 및 벤투리관의 건설에 적용됩니다.
- 유체역학이 움직이는 이상적인 유체를 연구하는 물리학의 한 분야라면, 유체정역학은 정적인 유체를 연구하는 물리학의 한 분야입니다.
유체 역학이란 무엇입니까?
유체역학 지역이다 물리학과, 구체적으로 고전 역학의, 움직이는 이상적인 유체(액체 및 기체)를 연구합니다.. 이상적인 유체는 고정된 지점에서의 속도의 강도, 방향 및 방향이 시간이 지나도 변하지 않는 층류; 비질량이 일정한 비압축성 흐름; 비점성 흐름, 낮은 흐름 저항을 나타냄; 질량 중심을 가로지르는 축을 중심으로 회전하지 않는 비회전 흐름.
유체역학 개념
유체역학에서 연구되는 주요 개념은 질량유량, 체적유량, 연속방정식 및 베르누이의 원리입니다.
- 체적 흐름: 일정 시간 동안 직선 구간을 가로지르는 유체의 부피로 정의할 수 있는 물리량입니다. 초당 입방미터로 측정됩니다. [중3/에스] .
- 질량 흐름: 일정 시간 동안 직선 구간을 가로지르는 유체의 질량으로 정의할 수 있는 물리량입니다. 그것은에서 측정됩니다 [킬로그램/에스] .
- 연속 방정식: 이상적인 유체의 유속은 흐르는 단면적이 감소함에 따라 증가한다는 속도와 단면적 사이의 관계를 다룹니다. 이 방정식은 아래 이미지에 예시되어 있습니다.
- 베르누이의 원리: 이상유체의 속도와 압력 사이의 관계를 다룬다. 유동선을 따라 흐를수록 유체의 압력은 낮아지고 그 반대. 이 원칙은 아래 이미지에 예시되어 있습니다.
유체역학 공식
→ 체적유량 공식
\(R_v=A\cdot v\)
- 아르 자형V → 유체의 체적 흐름은 다음과 같이 측정됩니다. [중3/에스] .
- ㅏ → 유량 단면적, 평방 미터로 측정 [중2].
- V → 초당 미터로 측정된 구간의 평균 속도 [밀리미터/초].
→ 질량유량 공식
유체의 밀도가 모든 지점에서 동일할 때 질량유량을 찾을 수 있습니다.
\(R_m=\rho\cdot A\cdot v\)
- 아르 자형중 → 측정된 유체의 질량유량 [킬로그램/에스] .
- ρ → 유체 밀도, [로 측정됨]킬로그램/중3].
- ㅏ → 유량 단면적, 평방 미터로 측정 [중2].
- V → 초당 미터로 측정된 구간의 평균 속도 [밀리미터/초].
→ 연속 방정식
\(A_1\cdot v_1=A_2\cdot v_2\)
- ㅏ1 → 평방 미터로 측정된 흐름 섹션 1의 면적 [중2].
- V1 → 영역 1의 유속, 초당 미터 단위로 측정 [밀리미터/초].
- ㅏ2 → 평방 미터로 측정된 흐름 섹션 2의 면적 [중2].
- V2 → 영역 2의 유속, 초당 미터 단위로 측정 [밀리미터/초].
→ 베르누이 방정식
\(p_1+\frac{\rho\cdot v_1^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_1=p_2+\frac{\rho\cdot v_2^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_2\)
- 피1 → 파스칼 단위로 측정된 지점 1의 유체 압력 [삽].
- 피2 → 파스칼 단위로 측정된 지점 2의 유체 압력 [삽].
- V1 → 지점 1의 유체 속도, 초당 미터로 측정 [밀리미터/초].
- V2 → 지점 2에서의 유체 속도, 초당 미터 단위로 측정 [밀리미터/초].
- 와이1 → 지점 1의 유체 높이, 미터 단위로 측정 [중].
- 와이2 → 지점 2의 유체 높이, 미터 단위로 측정 [중].
- ρ → 유체 밀도, [로 측정됨]킬로그램/중3 ].
- g → 중력가속도, 대략적으로 측정 9,8 중/에스2 .
일상생활 속의 유체역학
유체역학에서 연구된 개념은 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 비행기, 자동차, 주택, 건물, 헬멧 등을 만드세요.
흐름을 연구하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다. 가정 및 산업 처리 공장의 물 흐름 측정, 산업용 가스 및 연료의 양을 평가하는 것 외에도.
베르누이의 원리에 대한 연구는 물리학 및 공학 분야에서 폭넓게 사용, 주로 기화기 및 피토관 생성에서 공기 흐름 속도를 측정합니다. 벤투리관을 만들 때 파이프 내부 액체의 유속을 측정합니다.
연속 방정식의 연구를 바탕으로 다음이 가능합니다. 수도꼭지의 작동원리 이해 그리고 왜 호스의 물 배출구에 손가락을 넣으면 물의 속도가 빨라지는가?
유체 역학과 유체 정역학의 차이점
유체역학과 유체정역학은 유체 연구를 담당하는 물리학 분야입니다.
- 유체 역학: 운동하는 동적 유체를 연구하는 물리학 분야입니다. 여기에서 우리는 체적 흐름, 질량 흐름, 연속 방정식 및 베르누이 원리의 개념을 연구합니다.
- 정수압: 정지 상태의 정적 유체를 연구하는 물리학 분야입니다. 여기서 우리는 특정 질량, 압력의 개념, 스테빈의 원리와 그 응용, 아르키메데스의 정리를 연구합니다.
참조:운동학(Kinematics) — 운동의 근원을 고려하지 않고 신체의 움직임을 연구하는 물리학 분야
유체역학에 대한 해결된 연습
질문 1
(Enem) 에어컨 장치를 설치하려면 방 벽의 상부에 배치하는 것이 좋습니다. 대부분의 유체(액체 및 기체)는 가열되면 팽창하여 밀도가 감소하고 변위를 겪습니다. 오름차순. 결과적으로 냉각되면 밀도가 높아지고 아래쪽으로 변위됩니다.
본문에 제시된 제안은 에너지 소비를 최소화합니다.
A) 실내 공기의 습도를 줄입니다.
B) 방 밖으로의 열전도율을 증가시킵니다.
C) 물이 방 밖으로 배출되는 것을 더 쉽게 만듭니다.
D) 실내의 냉기류와 열기류의 순환을 촉진합니다.
E) 장치에서 실내로의 열 방출 속도를 줄입니다.
해결:
대안 D
본문에 제시된 제안은 찬 공기가 올라가고 더운 공기가 내려감에 따라 실내의 찬 기류와 더운 기류의 순환이 원활해지면서 전기 에너지 소비를 줄여줍니다.
질문 2
(Unichristus) 8000리터 용량의 물통에 물로 가득 차 있습니다. 이 물통의 모든 물은 분당 200리터의 일정한 유속으로 8,000리터 용량의 물탱크로 펌핑됩니다.
수조에서 유조선 트럭까지 모든 물을 제거하는 데 필요한 총 시간은 다음과 같습니다.
답) 50분입니다.
나) 40분.
다) 30분.
다) 20분.
마) 10분.
해결:
대안 B
체적 유량 공식을 사용하여 필요한 총 시간을 계산합니다.
\(R_v=A\cdot v\)
\(R_v=A\cdot\frac{x}{t}\)
\(R_v=\frac{V}{t}\)
\(200=\frac{8000}{t}\)
\(t=\frac{8000}{200}\)
\(t=40\분\)
출처
NUSSENZVEIG, 헤르히 모이세스. 기초 물리학 코스: 유체, 진동과 파동, 열 (vol. 2). 5 판. 상파울루: Editora Blucher, 2015.
할리데이, 데이비드; 레스닉, 로버트; 워커, 지르. 물리학의 기초: 중력, 파동 및 열역학 (vol. 2) 8. 에드. 리우데자네이루, RJ: LTC, 2009.
