Прынцыпы Бернулі - Практыкаванні

Вучоны Даніэль Бернулі падняў у 1738 годзе прынцып, які носіць яго імя, які ўстанаўлівае залежнасць хуткасці вадкасці і ціску, які яна аказвае, калі вадкасць знаходзіцца ў руху. Вадкасці, як правіла, паскараюцца ў вузкіх трубах.

Ён таксама мяркуе, што для вадкасці ў руху энергія пераўтвараецца пры кожным змене плошчы папярочнага перасеку трубы, прадстаўляючы ў раўнанні Бернулі матэматычную залежнасць паміж формамі энергіі, якія прадстаўляе вадкасць у руху.

Прымяненне прынцыпу Бернулі мае шырокі спектр бытавога, камерцыйнага і прамысловага прымянення, напрыклад, у комінах, інсектыцыдных распыляльніках, расходомерах, трубках Вентуры, карбюратарах рухавікоў, прысосках, самалётах, вадаазанатарах, стаматалагічным абсталяванні і інш. Гэта аснова для вывучэння гідрадынамікі і механікі вадкасці.

АСНОЎНЫЯ КАНЦЭПЦЫІ зразумець Прынцыпы Бернулі

Я іх запрасіўДавайце паглядзім артыкул Запал закона Джоуля "Прыкладанні - практыкаванні"

Вадкасць:

Набор выпадкова размеркаваных малекул, якія ўтрымліваюцца разам слабымі сіламі згуртавання і сіламі, якія дзейнічаюць на сценкі кантэйнера, без вызначанага аб'ёму. І вадкасць, і газы лічацца вадкасцю. Пры вывучэнні паводзін вадкасцей звычайна праводзіцца даследаванне вадкасцей у стане спакою (гідрастатычнае) і вадкасцей у руху (гідрадынаміка). Глядзіце малюнак 1.

Мы запрашаем вас паглядзець артыкул Тэрмадынамічныя прынцыпы

Імша:

Паказчык інэрцыі альбо супраціву змене руху вадкага цела. Вымярэнне колькасці вадкасці, яно вымяраецца ў кг.

вага:

Сіла, з якой вадкасць прыцягваецца да зямлі дзеяннем гравітацыі. Вымяраецца ў N, фунт-фут / с².

Шчыльнасць:

Колькасць масы на адзінку аб'ёму рэчыва. Вымяраецца ў кг / м³.

Паток:

Аб'ём у адзінку часу, у м3 / с.

Ціск:

Колькасць сілы, якая дзейнічае на адзінку плошчы рэчыва альбо на паверхню. Ён вымяраецца ў Паскалі або фунтах на квадратны дюйм, сярод іншых адзінак.

Глейкасць:

Ўстойлівасць вадкасцей да патоку з-за ўнутранага трэння. Чым вышэй глейкасць, тым меншы расход. Гэта змяняецца ў залежнасці ад ціску і тэмпературы.

Закон аб энергазберажэнні:

Энергія ні ствараецца, ні разбураецца, яна ператвараецца ў іншы тып энергіі.

Ураўненне непарыўнасці:

У трубе з розным дыяметрам з пастаянным патокам існуе залежнасць паміж плошчамі і хуткасцю вадкасці. Хуткасці зваротна прапарцыйныя плошчы папярочнага перасеку трубы. [1]. Глядзіце малюнак 2.

Прынцып Бернулі

Заява прынцыпу Бернулі

Прынцып Бернулі ўстанаўлівае залежнасць паміж хуткасцю і ціскам рухомай вадкасці. Прынцып Бернулі сцвярджае, што ў руху вадкасці па меры павелічэння хуткасці вадкасці ціск памяншаецца. Больш хуткасныя кропкі будуць мець меншы ціск. [два]. Глядзіце малюнак 2.

Калі вадкасць рухаецца па трубе, калі ў трубы ёсць памяншэнне (меншы дыяметр), вадкасць павінна павялічваць хуткасць, каб падтрымліваць паток, і яе ціск памяншаецца. Глядзіце малюнак 4.

Выкарыстанне прынцыпу Бернулі

Карбюратар:

Прылада ў бензінавых рухавіках, дзе паветра і паліва змешваюцца. Па меры праходжання паветра праз дросельны клапан яго ціск памяншаецца. Пры гэтым зніжэнні ціску бензін пачынае паступаць, пры такім нізкім ціску ён выпараецца і змешваецца з паветрам. [3]. Глядзіце малюнак 5.

Самалёты:

Для палёту самалётаў крылы сканструяваны такім чынам, што ствараецца сіла, званая "ўздымам", якая стварае розніцу ціску паміж верхняй і ніжняй часткай крылаў. На малюнку 6 вы можаце ўбачыць адну з канструкцый крылаў самалёта. Паветра, якое праходзіць пад крылом самалёта, мае тэндэнцыю аддзяляцца, ствараючы большы ціск, у той час як паветра, які праходзіць над крылом, праходзіць большую адлегласць і большую хуткасць. Паколькі высокае ціск знаходзіцца пад крылом, узнікае сіла ўздыму, якая прыводзіць крыло ўверх.

Шруба лодкі:

Гэта прылада, якое выкарыстоўваецца ў якасці рухавіка на караблях. Шрубы складаюцца з шэрагу лапатак, распрацаваных такім чынам, што пры кручэнні шрубы робіцца хуткасць паміж гранямі лопасцяў і, такім чынам, розніца ціску (эфект Бернулі). Ал. Розніца ціску стварае сілу цягі, перпендыкулярную плоскасці шрубы, якая прыводзіць у рух лодку. Глядзіце малюнак 7.

плаванне:

Калі вы рухаецеся рукамі падчас плавання, паміж далонню і тыльным бокам рукі назіраецца розніца ціску. У далоні вада праходзіць з нізкай хуткасцю і высокім ціскам (прынцып Бернулі), ствараючы «сілу ўздыму», якая залежыць ад розніцы ціску паміж далонню і тыльным бокам рукі. Глядзіце малюнак 8.

Ураўненне для прынцыпу Бернулі

Ураўненне Бернулі дазваляе нам матэматычна аналізаваць вадкасці ў руху. Прынцып Бернулі ўзнікае матэматычна на аснове захавання энергіі, які сцвярджае, што энергія не ствараецца і не разбураецца, яна ператвараецца ў іншы тып энергіі. Кінетычная, патэнцыяльная і энергія патоку разглядаюцца:

• Кінетыка: які залежыць ад хуткасці і масы вадкасці
• Патэнцыял: з-за вышыні адносна эталоннага ўзроўню
• Расход ці ціск: энергія, якую пераносяць малекулы вадкасці пры іх руху па трубе. Глядзіце малюнак 9.

Агульная энергія, якую рухае вадкасць, - гэта сума энергіі ціску патоку, кінетычнай энергіі і патэнцыяльнай энергіі. Паводле закону захавання энергіі, энергія вадкасці праз трубу роўная ўваходу і выхаду. Сума энергій у пачатковай кропцы на ўваходзе ў трубу роўная суме энергій на выхадзе. [1]. Глядзіце малюнак 10.

Абмежаванні ўраўнення Бернулі

• Ён сапраўдны толькі для несжимаемой вадкасці.
• Пры гэтым не ўлічваюцца прылады, якія дадаюць сілу ў сістэму.
• Цеплааддача не ўлічваецца (у асноўным ураўненні).
• Матэрыял паверхні не ўлічваецца (страт на трэнне няма).

ажыццяўленне

Для падвядзення вады на другі паверх дома выкарыстоўваецца труба, як паказана на малюнку 11. Пажадана, каб на выхадзе з трубы, размешчанай у 3 метрах ад зямлі, вада мела хуткасць 5 м. / с, з ціскам, роўным 50.000 Па. Якая павінна быць хуткасць і ціск, з якімі павінна адпампоўвацца вада? На малюнку 10 уваход вады пазначаны як кропка 1, а выхад вады ў больш вузкай трубе - як кропка 2.

Рашэнне

Для вызначэння хуткасці v1 выкарыстоўваецца ўраўненне непарыўнасці на ўваходзе ў трубу. Глядзіце малюнак 12.

Ураўненне Бернулі будзе выкарыстоўвацца для разліку ціску на ўваходзе Р1, як паказана на малюнку 13.

Высновы прынцыпу Бернулі

Прынцып Бернулі сцвярджае, што ў руху вадкасці пры павелічэнні яе хуткасці тым меншы ціск яна аказвае. Энергія пераўтвараецца пры кожным змене плошчы папярочнага перасеку трубы.

Ураўненне Бернулі з'яўляецца следствам захавання энергіі вадкасцей у руху. У ім гаворыцца, што сума ціску вадкасці, кінетычнай энергіі і патэнцыяльнай энергіі застаецца пастаяннай на працягу ўсяго шляху вадкасці.

Гэты прынцып мае мноства прыкладанняў, такіх як пад'ём самалётаў альбо чалавека пры плаванні, а таксама канструкцыя абсталявання для транспарціроўкі вадкасці, сярод іншага, яго вывучэнне і разуменне маюць вялікае значэнне.

Спасылкі

[1] Мот, Роберт. (2006). Механіка вадкасці. 6-е выданне. Адукацыя Пірсана
[2]
[3]