እንቅስቃሴውን የሚገልጹ ተስማሚ ፈሳሽ እና እኩልታዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

የፈሳሽ ሚዲያ እንቅስቃሴን ገፅታዎች የሚያጠና የፊዚክስ ክፍል ሀይድሮዳይናሚክስ ይባላል። የሃይድሮዳይናሚክስ ዋና ዋና የሂሳብ መግለጫዎች አንዱ የ Bernoulli እኩልታ ለተመጣጣኝ ፈሳሽ ነው። ጽሑፉ ለዚህ ርዕስ ያተኮረ ነው።

ጥሩ ፈሳሽ ምንድነው?

ብዙ ሰዎች አንድ ፈሳሽ ንጥረ ነገር በቋሚ ውጫዊ ሁኔታዎች ውስጥ መጠኑን የሚይዝ፣ ነገር ግን በትንሹም ቢሆን ቅርፁን የሚቀይር የቁስ አካል መሆኑን ያውቃሉ። ተስማሚ ፈሳሽ ምንም viscosity የሌለው እና የማይጨበጥ ፈሳሽ ነገር ነው. ከእውነተኛ ፈሳሾች የሚለዩት ሁለቱ ዋና ዋና ባህሪያት ናቸው።

ልብ ይበሉ ሁሉም እውነተኛ ፈሳሾች ከሞላ ጎደል በቀላሉ ሊገጣጠሙ የማይችሉ እንደሆኑ ሊቆጠር ይችላል፣ ምክንያቱም በመጠን መጠናቸው ላይ ትንሽ ለውጥ ከፍተኛ የውጭ ግፊት ይጠይቃል። ለምሳሌ, የ 5 ከባቢ አየር (500 ኪ.ፒ.ኤ) ግፊት ከፈጠሩ, ውሃ መጠኑን በ 0.024% ብቻ ይጨምራል. ስለ viscosity ጉዳይ, ለበርካታ ተግባራዊ ችግሮች, ውሃ እንደ ፈሳሽ ፈሳሽ ሲቆጠር, ችላ ሊባል ይችላል. ለሙሉነት ሲባል, ያንን እናስተውላለንተለዋዋጭ የውሃ viscosity በ20 ^oC 0.001 ፓሰ² ነው፣ይህም ከዚህ የማር ዋጋ (>2000) ጋር ሲወዳደር አነስተኛ ነው።

የኋለኛው በቀላሉ ሊታመም የሚችል ስለሆነ የፍሳሽ ፈሳሽ እና ጥሩ ጋዝ ጽንሰ-ሀሳቦችን አለመምታታት አስፈላጊ ነው።

የቀጣይ እኩልታ

በሀይድሮዳይናሚክስ ውስጥ የፍሰቱን ቀጣይነት ስሌት በማጥናት የጥሩ ፈሳሽ እንቅስቃሴ ግምት ውስጥ መግባት ይጀምራል። የጉዳዩን ይዘት ለመረዳት በቧንቧው ውስጥ ያለውን ፈሳሽ እንቅስቃሴ ግምት ውስጥ ማስገባት አስፈላጊ ነው. አስቡት በመግቢያው ላይ ቧንቧው ክፍል A₁፣ እና መውጫው ላይ A₂።

አሁን እንበል ፈሳሹ በቧንቧው መጀመሪያ ላይ በሚፈሰው ፍጥነት v₁ ይህ ማለት በጊዜ t በክፍል A_{1ፍሰት መጠን V}1_=A1_v1_{t። ፈሳሹ ተስማሚ ስለሆነ ማለትም የማይጨበጥ, በትክክል ተመሳሳይ መጠን ያለው የውሃ መጠን ከቧንቧው ጫፍ በጊዜ t መውጣት አለበት, እኛ እናገኛለን: V}2_=A2 _v2_{ቲ። ከ V}1 _{እና V}2 _{መጠኖች እኩልነት የተመጣጠነ ፈሳሽ ፍሰት ቀጣይነት ቀመር የሚከተለው ነው፡}

A₁v₁=አ₂v₂.

ከሚገኘው እኩልታ የሚከተለው ከሆነ A₁>A₂፣ ከዚያ v₁ ከሆነ ከv₂ መሆን አለበት። በሌላ አነጋገር የቧንቧውን የመስቀለኛ ክፍል በመቀነስ, በውስጡ የሚወጣውን ፈሳሽ ፍጥነት እንጨምራለን. በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, ይህ ተፅእኖ በህይወቱ ውስጥ ቢያንስ አንድ ጊዜ የአበባ አልጋዎችን በቧንቧ ወይም በማጠጣት እያንዳንዱ ሰው ተስተውሏል.የአትክልት ቦታ፣ስለዚህ የቧንቧውን ቀዳዳ በጣትዎ ከሸፈኑት፣ከሱ የሚወጣው የውሃ ጄት እንዴት እንደሚጠነክር ማየት ይችላሉ።

የቀጣይ እኩልታ ለቅርንጫፍ ቧንቧ

አንድ ሳይሆን ሁለት ወይም ከዚያ በላይ መውጫዎች በሌለው ቱቦ ውስጥ ጥሩ ፈሳሽ የሚንቀሳቀስበትን ሁኔታ ግምት ውስጥ ማስገባት አስደሳች ነው። ለምሳሌ በመግቢያው ላይ ያለው የቧንቧ መስቀለኛ መንገድ A₁ ሲሆን ወደ መውጫው ደግሞ በሁለት ቱቦዎች ይከፋል A₂እና አ_{3 ። የፍሰቱን መጠን v}2 _{እና v}3 _{እንወቅ፣ ውሃ ወደ መግቢያው በፍጥነት v} እንደሚገባ ከታወቀ። 1.

የቀጣይ እኩልታውን በመጠቀም አገላለጽ እናገኛለን፡- A₁v₁=A₂ v ₂ + A₃v₃። ይህን እኩልታ ለማይታወቁ ፍጥነቶች ለመፍታት፣ መውጫው ላይ፣በየትኛውም ቧንቧ ውስጥ ፍሰቱ እንዳለ፣በተመሳሳይ ፍጥነት እንደሚንቀሳቀስ መረዳት አለቦት፣ይህም v₂=v3_{። ይህንን እውነታ በማስተዋል መረዳት ይቻላል። የማስወጫ ቱቦው በአንዳንድ ክፍልፋዮች በሁለት ክፍሎች ከተከፈለ, የፍሰት መጠን አይለወጥም. ይህንን እውነታ ስንመለከት መፍትሄውን እናገኛለን፡- v}2_=v3 _=A1_v1/(A₂ + A₃)።_።

የበርኑሊ እኩልታ ለተስማማ ፈሳሽ

ዳኒል በርኑሊ፣ ስዊዘርላንዳዊው የፊዚክስ ሊቅ እና የሂሣብ ተወላጅ ሆላንዳዊ፣ “ሃይድሮዳይናሚክስ” (1734) በተሰኘው ሥራው እንቅስቃሴውን የሚገልጽ ተስማሚ ፈሳሽ ቀመር አቅርቧል። በሚከተለው ቅጽ ተጽፏል፡

P+ ρv²/2 + ρgh=const.

ይህ አገላለጽ የፈሳሽ ፍሰትን በተመለከተ የኃይል ጥበቃ ህግን ያንፀባርቃል። ስለዚህ የመጀመሪያው ቃል (P) በፈሳሽ ማፈናቀል ቬክተር በኩል የሚመራ ግፊት ሲሆን ይህም የፍሰቱን ስራ የሚገልጽ ሲሆን ሁለተኛው ቃል (ρv²/2) የኪነቲክ ነው የፈሳሹ ንጥረ ነገር ሃይል እና ሶስተኛው ቃል (ρgh) እምቅ ሃይል ነው።

ይህ እኩልታ ለትክክለኛ ፈሳሽ የሚሰራ መሆኑን አስታውስ። እንደ እውነቱ ከሆነ, ሁልጊዜም የፈሳሽ ንጥረ ነገር በቧንቧ ግድግዳዎች ላይ እና በመጠን መጠኑ ውስጥ ግጭት አለ, ስለዚህ ተጨማሪ ቃል ከላይ ባለው የቤርኑሊ ቀመር ውስጥ ገብቷል, ይህም የኃይል ኪሳራዎችን ይገልፃል.

የበርኑሊ እኩልታ በመጠቀም

ከቤርኑሊ ቀመር ተቀናሾችን የሚጠቀሙ አንዳንድ ግኝቶችን መጥቀስ ያስደስታል፡

• ጭስ ማውጫ እና መከለያዎች። የፈሳሽ ንጥረ ነገር የመንቀሳቀስ ፍጥነት ከፍ ባለ መጠን ግፊቱ እንደሚቀንስ ከሂሳብ ስሌት ይከተላል። በጭስ ማውጫው አናት ላይ ያለው የአየር እንቅስቃሴ ፍጥነት ከመሠረቱ ይበልጣል፣ስለዚህ የጭስ ፍሰቱ ሁል ጊዜ በግፊት ልዩነት ወደ ላይ ይወጣል።
• የውሃ ቱቦዎች። የኋለኛው ዲያሜትር ከተቀየረ በቧንቧው ውስጥ ያለው የውሃ ግፊት እንዴት እንደሚቀየር እኩልታው ይረዳል።
• አይሮፕላኖች እና ፎርሙላ 1። የአውሮፕላኑ ክንፍ እና የኤፍ 1 ክንፍ የአየር ግፊት ከክንፉ በላይ እና በታች ያለውን ልዩነት ይሰጣል ይህም እንደየቅደም ተከተላቸው የማንሳት እና የመውረድ ሀይል ይፈጥራል።

የፈሳሽ ፍሰት ሁነታዎች

የበርኑሊ እኩልታ አይደለም።የፈሳሽ እንቅስቃሴን ሁኔታ ግምት ውስጥ ያስገባል, እሱም ከሁለት ዓይነት ሊሆን ይችላል-ላሚናር እና ብጥብጥ. የላሚናር ፍሰት በተረጋጋ ፍሰት ተለይቶ የሚታወቅ ሲሆን በውስጡም ፈሳሽ ሽፋኖች በአንጻራዊነት ለስላሳ አቅጣጫዎች ይንቀሳቀሳሉ እና እርስ በእርሳቸው አይጣመሩም. የተዘበራረቀ የፈሳሽ እንቅስቃሴ ሁኔታ ፍሰቱን በሚፈጥረው የእያንዳንዱ ሞለኪውል ትርምስ እንቅስቃሴ ይታወቃል። የብጥብጡ ገዥ አካል ባህሪ ኤዲዲዎች መኖር ነው።

ፈሳሹ የሚፈስበት መንገድ በብዙ ሁኔታዎች ላይ የተመሰረተ ነው (የስርአቱ ገፅታዎች ለምሳሌ በቧንቧው ውስጠኛው ገጽ ላይ ሻካራነት መኖር ወይም አለመገኘት፣ የንጥረ ነገሩ viscosity እና የፍጥነቱ ፍጥነት። እንቅስቃሴ). በታሰቡ የእንቅስቃሴ ሁነታዎች መካከል ያለው ሽግግር በሬይኖልድስ ቁጥሮች ይገለጻል።

አስደናቂው የላሚናር ፍሰት ምሳሌ ደም ለስላሳ የደም ስሮች ቀስ ብሎ መንቀሳቀስ ነው። የተዘበራረቀ ፍሰት ምሳሌ ከቧንቧ የሚመጣ ኃይለኛ የውሃ ግፊት ነው።