А гідродинаміка це область фізики, зокрема класичної механіки, яка включає рідини динамічні ідеали, ті, що рухаються. У ньому ми в основному вивчаємо масову швидкість потоку, об'ємну швидкість потоку рідин, рівняння нерозривності та принцип Бернуллі.
Читайте також: Аеродинаміка — розділ фізики, що вивчає взаємодію газів з повітрям
Реферат по гідродинаміці
- Гідродинаміка - це розділ класичної механіки, який вивчає ідеальні рідини в русі.
- Його основні поняття: масова витрата, об'ємна витрата, рівняння нерозривності та принцип Бернуллі.
- Виходячи з об’ємної швидкості потоку, ми знаємо об’єм рідини, який проходить через пряму ділянку протягом певного інтервалу часу.
- Виходячи з масової витрати, ми знаємо кількість маси рідини, яка проходить через пряму ділянку протягом певного періоду часу.
- На основі рівняння нерозривності спостерігаємо вплив площі поперечного перерізу на швидкість течії ідеальної рідини.
- Виходячи з принципу Бернуллі, ми спостерігаємо залежність між швидкістю і тиском ідеальної рідини.
- Гідродинаміка застосовується в будівництві літаків, автомобілів, будинків, будівель, шоломів, кранів, сантехніки, випарників, трубок Піто і трубок Вентурі.
- У той час як гідродинаміка - це область фізики, яка вивчає ідеальні рідини в русі, гідростатика - це область фізики, яка досліджує статичні рідини.
Що таке гідродинаміка?
Гідродинаміка є площею фізики, зокрема класичної механіки, що вивчає рух ідеальних рідин (рідин і газів).. Ідеальна рідина - це така, яка має: ламінарний потік, при якому інтенсивність, напрямок і напрямок його швидкості в фіксованій точці не змінюються з часом; нестислива течія, в якій її питома маса постійна; нев'язкий потік, що створює низький опір потоку; і безобертовий потік, що не обертається навколо осі, яка перетинає його центр мас.
Поняття гідродинаміки
Основними поняттями, що вивчаються в гідродинаміці, є масова витрата, об'ємна витрата, рівняння нерозривності та принцип Бернуллі:
- Об'ємна витрата: це фізична величина, яку можна визначити як об’єм рідини, що перетинає пряму ділянку протягом певного проміжку часу. Вимірюється в кубічних метрах за секунду [м3/с] .
- Масова витрата: це фізична величина, яку можна визначити як кількість маси рідини, яка перетинає пряму ділянку протягом певного проміжку часу. Вимірюється в [кг/с] .
- Рівняння неперервності: розглядає взаємозв’язок між швидкістю та площею поперечного перерізу, у якому швидкість потоку ідеальної рідини збільшується, коли площа поперечного перерізу, через який вона тече, зменшується. Прикладом цього рівняння є зображення нижче:
![Зображення рівняння неперервності, одного з основних понять гідродинаміки.](/f/63c8de91f83f61f22e6c86eff042605f.jpg)
- Принцип Бернуллі: розглядає зв'язок між швидкістю і тиском ідеальної рідини, в якому, якщо швидкість рідини стає більший, коли він протікає через лінію потоку, тоді тиск рідини стає нижчим і навпаки. Цей принцип показано на зображенні нижче:
![Зображення принципу Бернуллі, одного з основних понять гідродинаміки.](/f/3d4590d233937108283b5c26e59e2c30.jpg)
Гідродинамічні формули
→ Формула об'ємної витрати
\(R_v=A\cdot v\)
- Рv → об'ємна витрата рідини, виміряна в [м3/с] .
- А → площа потоку, виміряна в квадратних метрах [м2].
- v → середня швидкість на ділянці, вимірювана в метрах за секунду [РС].
→ Формула масової витрати
Коли щільність рідини однакова в усіх точках, можна знайти масову витрату:
\(R_m=\rho\cdot A\cdot v\)
- Рм → масова витрата рідини, виміряна в [кг/с] .
- ρ → густина рідини, виміряна в [кг/м3].
- А → площа потоку, виміряна в квадратних метрах [м2].
- v → середня швидкість на ділянці, вимірювана в метрах за секунду [РС].
→ Рівняння неперервності
\(A_1\cdot v_1=A_2\cdot v_2\)
- А1 → площа перетину потоку 1, виміряна в квадратних метрах [м2].
- v1 → швидкість потоку в зоні 1, виміряна в метрах за секунду [РС].
- А2 → площа перерізу потоку 2, виміряна в квадратних метрах [м2].
- v2 → швидкість потоку в зоні 2, виміряна в метрах за секунду [РС].
→ Рівняння Бернуллі
\(p_1+\frac{\rho\cdot v_1^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_1=p_2+\frac{\rho\cdot v_2^2}{2}+\rho\cdot g\cdot y_2\)
- П1 → тиск рідини в точці 1, виміряний у паскалях [Лопата].
- П2 → тиск рідини в точці 2, виміряний у паскалях [Лопата].
- v1 → швидкість рідини в точці 1, виміряна в метрах за секунду [РС].
- v2 → швидкість рідини в точці 2, виміряна в метрах за секунду [РС].
- р1 → висота рідини в точці 1, виміряна в метрах [м].
- р2 → висота рідини в точці 2, виміряна в метрах [м].
- ρ → густина рідини, виміряна в [кг/м3 ].
- g → прискорення сили тяжіння, вимірює приблизно 9,8 м/с2 .
Гідродинаміка в побуті
Поняття, що вивчаються в гідродинаміці, широко використовуються в будуйте літаки, автомобілі, будинки, будівлі, шоломи тощо.
Вивчення потоку дозволяє зробити вимірювання витрати води в будинках і промислових очисних спорудах, на додаток до оцінки кількості промислових газів і палива.
Дослідження принципу Бернуллі має Широке застосування у фізиці та техніці, в основному при створенні випарників і трубок Піто, для вимірювання швидкості повітряного потоку; а також у створенні труб Вентурі для вимірювання швидкості потоку рідини всередині труби.
Виходячи з вивчення рівняння неперервності, можна мати розуміння принципу роботи змішувачів і чому, коли ви вставляєте палець у вихідний отвір шланга, швидкість води збільшується.
Відмінності гідродинаміки від гідростатики
Гідродинаміка та гідростатика - це розділи фізики, які відповідають за вивчення рідин:
- Гідродинаміка: розділ фізики, який вивчає динамічні рухи рідин. У ньому ми вивчаємо поняття об'ємної витрати, масової витрати, рівняння нерозривності та принципу Бернуллі.
- Гідростатичний: розділ фізики, який вивчає статичні рідини, що знаходяться в спокої. У ньому ми вивчаємо поняття питомої маси, тиску, принцип Стевіна та його застосування, а також теорему Архімеда.
Дивіться також:Кінематика — розділ фізики, що вивчає рух тіл без урахування походження руху
Розв'язували вправи з гідродинаміки
питання 1
(Enem) Для встановлення кондиціонера пропонується розмістити його у верхній частині стіни кімнати, оскільки Більшість рідин (рідин і газів) при нагріванні розширюються, зменшуючи їх щільність і витісняючись. висхідний. У свою чергу, коли вони охолоджуються, вони стають щільнішими і зазнають зміщення вниз.
Пропозиція, представлена в тексті, мінімізує споживання енергії, тому що
А) знижує вологість повітря в приміщенні.
Б) збільшує швидкість теплопровідності з приміщення.
В) полегшує відтік води з приміщення.
Г) сприяє циркуляції потоків холодного і гарячого повітря всередині приміщення.
Д) зменшує швидкість тепловіддачі від приладу в приміщення.
роздільна здатність:
Альтернатива Д
Рекомендація, представлена в тексті, зменшує споживання електроенергії, оскільки холодне повітря піднімається вгору, а гаряче опускається вниз, сприяючи циркуляції потоків холодного та гарячого повітря всередині приміщення.
Питання 2
(Unichristus) Цистерна об’ємом 8000 л повністю заповнена водою. Вся вода з цієї цистерни буде перекачуватися в цистерну для води об’ємом 8000 літрів із постійною швидкістю потоку 200 літрів/хвилину.
Загальний час, необхідний для видалення всієї води з цистерни до автоцистерни, буде складати
А) 50 хвилин.
Б) 40 хвилин.
В) 30 хвилин.
Г) 20 хвилин.
Д) 10 хвилин.
роздільна здатність:
Альтернатива Б
Ми розрахуємо загальний необхідний час за формулою об’ємної витрати:
\(R_v=A\cdot v\)
\(R_v=A\cdot\frac{x}{t}\)
\(R_v=\frac{V}{t}\)
\(200=\frac{8000}{t}\)
\(t=\frac{8000}{200}\)
\(t=40\ хв\)
Джерела
НУССЕНЦВЕЙГ, Герч Мойсес. Базовий курс фізики: рідини, коливання та хвилі, тепло (т. 2). 5 вид. Сан-Паулу: Editora Blucher, 2015.
ХЕЛЛІДЕЙ, Девід; РЕЗНІК, Роберт; УОКЕР, Джерл. Основи фізики: гравітація, хвилі та термодинаміка (т. 2) 8. вид. Ріо-де-Жанейро, RJ: LTC, 2009.