De hydrodynamik Det är den del av hydrauliken som fokuserar på studier av vätskerörelser, liksom växelverkan mellan vätskor och deras gränser. Beträffande dess etymologi är ordets ursprung i den latinska termen hydrodynamik.
Namnet på hydrodynamik beror på Daniel Bernoulli. Han var en av de första matematikerna som genomförde hydrodynamiska studier, som han publicerade 1738 i sitt arbete Hydrodynamik. Vätskor i rörelse finns i människokroppen, såsom i blodet som cirkulerar genom venerna eller luften som flyter genom lungorna..
Vätskor finns också i en mängd applikationer både i vardagen och inom teknik; till exempel i vattenförsörjningsrör, gasledningar etc..
För allt detta verkar vikten av denna gren av fysik uppenbar; inte för ingenting finns dess tillämpningar inom hälsa, teknik och konstruktion.
Å andra sidan är det viktigt att klargöra att hydrodynamik som en vetenskaplig del av en serie metoder när det gäller studier av vätskor.
Artikelindex
När du studerar vätskor i rörelse är det nödvändigt att utföra en serie approximationer som underlättar deras analys..
På detta sätt anses det att vätskor är obegripliga och att deras densitet därför förblir oförändrad under tryckförändringar. Vidare antas vätskeenergiförlusterna på grund av viskositet vara försumbar..
Slutligen antas det att vätskeflöden sker i ett stabilt tillstånd; det vill säga hastigheten för alla partiklar som passerar genom samma punkt är alltid densamma.
De huvudsakliga matematiska lagarna som styr vätskerörelsen, liksom de viktigaste mängderna att överväga, sammanfattas i följande avsnitt:
Egentligen är kontinuitetsekvationen ekvationen för bevarande av massa. Det kan sammanfattas så här:
Fick ett rör och ges två sektioner S1 och Stvå, det finns en vätska som cirkulerar vid hastigheter V1 och Vtvå, respektive.
Om den sektion som förbinder de två sektionerna inte producerar ingångar eller förbrukning kan det anges att mängden vätska som passerar genom den första sektionen i en tidsenhet (som kallas massflöde) är densamma som passerar genom den andra sektion.
Det matematiska uttrycket för denna lag är följande:
v1 ∙ S1 = vtvå∙ Stvå
Denna princip fastställer att en idealisk vätska (utan friktion eller viskositet) som cirkulerar genom en sluten ledning alltid kommer att ha en konstant energi i sin väg.
Bernoullis ekvation, som inte är något annat än det matematiska uttrycket för hans sats, uttrycks på följande sätt:
vtvå ∙ ƿ / 2 + P + ƿ ∙ g ∙ z = konstant
I detta uttryck representerar v hastigheten hos vätskan genom den betraktade sektionen, ƿ är vätskans densitet, P är vätskans tryck, g är värdet på tyngdacceleration och z är höjden uppmätt i riktningen allvaret.
Torricellis sats, Torricellis lag eller Torricellis princip består av en anpassning av Bernoullis princip till ett specifikt fall.
I synnerhet studerar det hur en vätska som är innesluten i en behållare beter sig när den rör sig genom ett litet hål under inverkan av tyngdkraften..
Principen kan anges på följande sätt: förflyttningshastigheten för en vätska i ett kärl som har en öppning är den som varje kropp i fritt fall i vakuum skulle ha, från den nivå där vätskan är till punkten där den där hålets tyngdpunkt ligger.
Matematiskt sammanfattas det i sin enklaste version enligt följande:
Vr = √2gh
I nämnda ekvation Vr är vätskans genomsnittliga hastighet när den lämnar hålet, g är tyngdacceleration och h är avståndet från hålets centrum till vätskans yta.
Hydrodynamiska applikationer finns både i vardagen och inom så olika områden som teknik, konstruktion och medicin..
På detta sätt tillämpas hydrodynamik vid utformningen av dammar; till exempel för att studera lättnad av samma eller för att veta nödvändig tjocklek för väggarna.
På samma sätt används den vid konstruktion av kanaler och akvedukter eller i utformningen av ett huss vattenförsörjningssystem.
Den har tillämpningar inom luftfarten, i studien av förhållandena som gynnar start av flygplan och i utformningen av fartygsskrov.
Ett rör genom vilket en vätska cirkulerar med en densitet av 1,30 ∙ 103 Kg / m3 körs horisontellt med initialhöjd z0= 0 m. För att övervinna ett hinder stiger röret till en höjd av z1= 1,00 m. Rörets tvärsnitt förblir konstant.
Känt trycket på lägre nivå (P0 = 1,50 atm), bestäm trycket på den övre nivån.
Du kan lösa problemet genom att tillämpa Bernoullis princip, så du måste:
v1 två ∙ ƿ / 2 + P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = v0två ∙ ƿ / 2 + P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Eftersom hastigheten är konstant minskar den till:
P1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Genom att byta ut och rensa får du:
P1 = P0 + ƿ ∙ g ∙ z0 - ƿ ∙ g ∙ z1
P1 = 1,50 ∙ 1,01 ∙ 105 + 1.30 ∙ 103 ∙ 9,8 ∙ 0- 1,30 ∙ 103 ∙ 9,8 ∙ 1 = 138 760 Pa
Ingen har kommenterat den här artikeln än.