BERNOULLI Načela- vježbe

Znanstvenik Daniel Bernoulli pokrenuo je 1738. godine princip koji nosi njegovo ime, a kojim se utvrđuje odnos brzine tekućine i pritiska koji ona vrši kada je tekućina u pokretu. Tekućina se ubrzava u uskim cijevima.

Također se predlaže da se za fluid u pokretu energija transformira svaki put kad se promijeni površina poprečnog presjeka cijevi, što predstavlja u Bernoullijevoj jednadžbi matematički odnos između oblika energije koji fluid u pokretu predstavlja.

Korištenje Bernoullijevog principa ima široku paletu kućanskih, komercijalnih i industrijskih primjena, kao što su dimnjaci, sprejevi protiv insekticida, mjerači protoka, Venturijeve cijevi, rasplinjači motora, usisne čaše, podizanje zrakoplova, ozonatori vode, zubarska oprema, između ostalog. To je osnova za proučavanje hidrodinamike i mehanike fluida.

OSNOVNI KONCEPTI razumjeti Bernoullijeva Načela

Pozvao sam ihPogledajmo članak Vrhunac Jouleova zakona "Primjene - vježbe"

Tekućina:

Skup slučajno raspoređenih molekula koje zajedno drže slabe kohezivne sile i sile koje djeluju na stijenke spremnika, bez definiranog volumena. I tekućina i plinovi smatraju se tekućinama. U proučavanju ponašanja tekućina obično se provodi proučavanje tekućina u stanju mirovanja (hidrostatičko) i tekućina u pokretu (hidrodinamika). Pogledajte sliku 1.

Pozivamo vas da pogledate članak Termodinamički principi

Masa:

Mjera inercije ili otpora za promjenu kretanja tekućeg tijela. Mjerenje količine tekućine, mjeri se u kg.

težina:

Sila kojom tekućina gravitacijom privlači zemlju. Mjeri se u N, lbm.ft / s².

Gustoća:

Količina mase po jedinici volumena tvari. Mjeri se u kg / m³.

Teći:

Količina u jedinici vremena, u m3 / s.

Pritisak:

Količina sile koja djeluje na jedinicu površine tvari ili na površinu. Među ostalim jedinicama mjeri se u Pascalu ili psi.

Viskoznost:

Otpor protoka tekućina zbog unutarnjeg trenja. Što je viskoznost veća, protok je manji. Varira ovisno o tlaku i temperaturi.

Zakon o uštedi energije:

Energija se niti stvara niti uništava, ona se pretvara u drugu vrstu energije.

Jednadžba kontinuiteta:

U cijevi različitih promjera, s konstantnim protokom, postoji odnos između područja i brzine fluida. Brzine su obrnuto proporcionalne površinama presjeka cijevi. [1]. Pogledajte sliku 2.

Bernoullijev princip

Izjava o Bernoullijevom principu

Bernoullijev princip uspostavlja odnos između brzine i tlaka tekućine u pokretu. Bernoullijevo načelo kaže da se u tekućini u pokretu, s povećanjem brzine tekućine, pritisak smanjuje. Točke veće brzine imat će manji pritisak. [dva]. Pogledajte sliku 2.

Kad se tekućina kreće kroz cijev, ako cijev ima redukciju (manji promjer), tekućina mora povećati brzinu da bi održala protok, a tlak joj se smanjuje. Pogledajte sliku 4.

Primjene Bernoullijeva načela

Karburator:

Uređaj, u motorima na benzinski pogon, gdje se miješaju zrak i gorivo. Kako zrak prolazi kroz prigušni ventil, njegov se tlak smanjuje. S tim smanjenjem tlaka benzin počinje teći, pri tako niskom tlaku isparava i miješa se sa zrakom. [3]. Pogledajte sliku 5.

Avioni:

Za let aviona, krila su konstruirana tako da se stvara sila koja se naziva "podizanje", stvarajući razliku u tlaku između gornjeg i donjeg dijela krila. Na slici 6 možete vidjeti jedan od dizajna krila aviona. Zrak koji prolazi ispod krila zrakoplova nastoji se odvojiti stvarajući veći pritisak, dok zrak koji prelazi preko krila putuje veću udaljenost i veću brzinu. Budući da je visoki pritisak ispod krila, nastaje sila podizanja koja pokreće krilo prema gore.

Propeler broda:

To je uređaj koji se koristi kao pogonsko gorivo na brodovima. Propeleri se sastoje od niza lopatica konstruiranih tako da se prilikom okretanja propelera stvara razlika u brzini između ploha lopatica, a time i razlika u tlaku (Bernoullijev efekt). Al. Razlika tlaka stvara silu potiska, okomitu na ravninu vijka koji pokreće čamac. Pogledajte sliku 7.

plivanje:

Kada pomičete ruke tijekom plivanja, postoji razlika u pritisku između dlana i stražnje strane šake. Na dlanu voda prolazi malom brzinom i visokim pritiskom (Bernoullijev princip), što stvara "silu podizanja" koja ovisi o razlici tlaka između dlana i stražnje strane ruke. Pogledajte sliku 8.

Jednadžba za Bernoullijev princip

Bernoullijeva jednadžba omogućuje nam matematičku analizu tekućina u pokretu. Bernoullijev princip nastaje matematički, na temelju očuvanja energije, koji kaže da se energija ne stvara ili uništava, ona se transformira u drugu vrstu energije. U obzir se uzimaju kinetička, potencijalna i energija protoka:

• Kinetika: što ovisi o brzini i masi tekućine
• Potencijal: zbog visine, u odnosu na referentnu razinu
• Protok ili pritisak: energija koju molekule tekućine nose dok se kreću duž cijevi. Pogledajte sliku 9.

Ukupna energija koju tekućina pokreće je zbroj energije protočnog tlaka, kinetičke energije i potencijalne energije. Prema Zakonu o očuvanju energije, energija tekućine kroz cijev jednaka je ulazu i izlazu. Zbroj energija u početnoj točki, na ulazu u cijev, jednak je zbroju energija na izlazu. [1]. Pogledajte sliku 10.

Ograničenja Bernoullijeve jednadžbe

• Vrijedi samo za nekompresibilne tekućine.
• Ne uzima u obzir uređaje koji dodaju snagu sustavu.
• Prijenos topline se ne uzima u obzir (u osnovnoj jednadžbi).
• Površinski materijal se ne uzima u obzir (Nema gubitaka trenja).

vježba

Za dovod vode na drugi kat kuće koristi se cijev poput one prikazane na slici 11. Poželjno je da voda na izlazu iz cijevi, smještene 3 metra iznad tla, ima brzinu od 5 m / s, s tlakom jednakim 50.000 10 Pa. Kolika mora biti brzina i tlak kojim se mora pumpati voda? Na slici 1 ulaz vode označen je kao točka 2, a izlaz vode u užoj cijevi kao točka XNUMX.

Otopina

Za određivanje brzine v1 koristi se jednadžba kontinuiteta na ulazu u cijev. Pogledajte sliku 12.

Bernoullijeva jednadžba koristit će se za izračunavanje tlaka na ulazu P1, kao što je prikazano na slici 13.

Zaključci Bernoullijeva načela

Bernoullijevo načelo kaže da je u tekućini u pokretu, kada se njegova brzina povećava, to je niži pritisak koji vrši. Energija se transformira svaki put kad se promijeni površina presjeka cijevi.

Bernoullijeva jednadžba posljedica je očuvanja energije za tekućine u pokretu. Navodi se da zbroj tlaka tekućine, kinetičke energije i potencijalne energije ostaje konstantan tijekom cijelog puta tekućine.

Ovaj princip ima višestruku primjenu, poput dizanja zrakoplova ili osobe prilikom plivanja, kao i u dizajniranju opreme za prijevoz tekućina, između ostalog, od velike je važnosti njegovo proučavanje i razumijevanje.

REFERENCIAS

[1] Mott, Robert. (2006.). Mehanika fluida. 6. izdanje. Pearsonovo obrazovanje
[2]
[3]