BERNOULLI Meginreglur- Æfingar

Vísindamaðurinn, Daniel Bernoulli, vakti upp 1738, meginreglu sem ber nafn hans, sem staðfestir tengsl hraða vökva og þrýstingsins sem hann hefur þegar vökvinn er á hreyfingu. Vökvar hafa tilhneigingu til að flýta fyrir í þröngum rörum.

Það leggur einnig til að, fyrir vökva á hreyfingu, umbreytist orkan í hvert skipti sem þversniðssvæði pípunnar breytist og kynnir í Bernoulli jöfnu stærðfræðilegt samband milli orkuformanna sem vökvinn á hreyfingu kynnir.

Notkun Bernoulli meginreglunnar hefur fjölbreytt úrval af heimilis-, viðskipta- og iðnaðarforritum, svo sem í reykháfum, skordýraeitrandi úða, flæðimælum, Venturi-rörum, vélgassara, sogbollum, flugvélalyftu, vatnssonum, tannbúnaði, meðal annarra. Það er grunnurinn að rannsókninni á vatnsaflfræði og vökvafræði.

GRUNNHUGMYNDIR að skilja meginreglur Bernoulli

Ég bauð þeimVið skulum sjá greinina af Hitinn í lögum Joule „Umsóknir - æfingar“

Vökvi:

Samsetning af handahófskenndum sameindum sem er haldið saman af veikum samloðunaröflum og af kraftum sem eru gerðir af veggjum íláts, án skilgreinds rúmmáls. Bæði vökvi og lofttegundir eru talin vökvi. Í rannsókninni á hegðun vökva er venjulega rannsakað vökvi í hvíldarástandi (hydrostatic) og vökvi á hreyfingu (hydrodynamics). Sjá mynd 1.

Við bjóðum þér að sjá greinina Hitafræðilegar meginreglur

Messa:

Mæling á tregðu eða viðnámi til að breyta hreyfingu vökvamassa. Mæling á magni vökva, það er mælt í kg.

þyngd:

Kraftur sem vökvinn dregst að jörðinni með þyngdaraflinu. Það er mælt í N, lbm.ft / s².

Þéttleiki:

Magn massa á rúmmálseiningu efnis. Það er mælt í kg / m³.

Rennsli:

Rúmmál á tímaeiningu, í m3 / s.

Þrýstingur:

Magn aflsins sem er beitt á einingasvæði efnis eða á yfirborði. Það er mælt í Pascal eða psi, meðal annarra eininga.

Seigja:

Þol vökva við flæði vegna innri núnings. Því hærra sem seigjan er, því lægra flæði. Það er breytilegt eftir þrýstingi og hitastigi.

Orkusparnaðarlög:

Orka er hvorki búin til né eyðilögð, hún umbreytist í aðra tegund orku.

Stöðugleiki:

Í rör með mismunandi þvermál, með stöðugu flæði, er samband milli svæðanna og hraða vökvans. Hraðinn er í öfugu hlutfalli við þversniðssvæði pípunnar. [1]. Sjá mynd 2.

Meginregla Bernoulli

Yfirlýsing um meginreglu Bernoulli

Meginregla Bernoulli setur fram sambandið milli hraða og þrýstings vökva á hreyfingu. Meginregla Bernoulli segir að í vökva á hreyfingu, þegar hraði vökva eykst, lækkar þrýstingurinn. Hærri hraðapunktar hafa minni þrýsting. [tvö]. Sjá mynd 2.

Þegar vökvi hreyfist í gegnum rör, ef pípan hefur minnkun (minni þvermál), verður vökvinn að auka hraða sinn til að viðhalda rennslinu og þrýstingur minnkar. Sjá mynd 4.

Notkun meginreglu Bernoulli

Gassara:

Tæki, í bensínknúnum vélum, þar sem lofti og eldsneyti er blandað saman. Þegar loftið fer í gegnum inngjöfarlokann minnkar þrýstingur þess. Með þessari lækkun á þrýstingi byrjar bensínið að renna, við svo lágan þrýsting gufar það upp og blandast loftinu. [3]. Sjá mynd 5.

Flugvélar:

Fyrir flugvélarnar eru vængirnir hannaðir þannig að kraftur sem kallast „lyfta“ er framleiddur og myndar þannig þrýstingsmun á efri og neðri hluta vængjanna. Á mynd 6 má sjá eina af flugvængjahönnuninni. Loftið sem fer undir væng vélarinnar hefur tilhneigingu til að aðskilja sig og skapar meiri þrýsting á meðan loftið sem fer yfir vænginn fær meiri fjarlægð og meiri hraða. Þar sem háþrýstingur er undir vængnum myndast lyftikraftur sem knýr vænginn upp.

Skipskrúfa:

Það er tæki sem notað er sem drifefni á skipum. Skrúfurnar samanstanda af röð af blaðum sem eru hannaðar þannig að þegar skrúfan snýst myndast hraðamunur á milli andliða blaðanna og því þrýstingsmunur (Bernoulli áhrif). Al. Þrýstingsmunurinn framleiðir þrýstikraft, hornrétt á plan skrúfunnar, sem knýr bátinn. Sjá mynd 7.

Sund:

Þegar þú hreyfir hendurnar þegar þú syndir er þrýstingsmunur á lófanum og handarbakinu. Í lófa handar fer vatnið á lágum hraða og háum þrýstingi (meginregla Bernoulli) og er upprunnin „lyftikraftur“ sem fer eftir þrýstingsmuninum á lófa og handarbaki. Sjá mynd 8.

Jafna fyrir meginreglu Bernoulli

Jafna Bernoulli gerir okkur kleift að greina stærðfræðilega vökva á hreyfingu. Meginregla Bernoulli kemur upp, stærðfræðilega, byggð á varðveislu orku, sem segir að orka sé ekki búin til eða eyðilögð, hún er umbreytt í aðra tegund orku. Hreyfi-, möguleg og flæðisorka er talin:

• Kinetics: sem fer eftir hraða og massa vökvans
• Möguleiki: vegna hæðar, miðað við viðmiðunarstig
• Rennsli eða þrýstingur: orku sem sameindir vökvans bera þegar þær hreyfast meðfram rörinu. Sjá mynd 9.

Heildarorkan sem vökvi hefur á hreyfingu er samtala orku flæðisþrýstingsins, hreyfiorka og hugsanleg orka. Samkvæmt lögunum um orkusparnað er orka vökva gegnum pípu jöfn inn- og útrásinni. Summa orkanna við upphafspunktinn, við inntak pípunnar, er jafnt og summan af orkunum við útrásina. [1]. Sjá mynd 10.

Takmarkanir Bernoulli jöfnunnar

• Það gildir aðeins fyrir óþrýstandi vökva.
• Það tekur ekki tillit til tækja sem bæta orku við kerfið.
• Ekki er tekið tillit til hitaflutnings (í grunnjöfnu).
• Yfirborðsefnið er ekki tekið með í reikninginn (Það er engin núningstap).

Æfing

Til að koma vatni á aðra hæð hússins er notuð rör eins og sýnd er á mynd 11. Æskilegt er að vatnið hafi 3 m hraða við útrás pípunnar, staðsett 5 metrum yfir jörðu. / s, með þrýstingi sem er jafn 50.000 Pa. Hver verður að vera hraði og þrýstingur sem vatninu verður að dæla við? Á mynd 10 er vatnsinntakið merkt sem liður 1 og vatnsútgangur í þrengri pípunni sem liður 2.

Lausn

Til að ákvarða hraðann v1 er samfellujafnan notuð við inntak pípunnar. Sjá mynd 12.

Bernoulli jafnan verður notuð til að reikna út þrýstinginn við inntak P1, eins og sýnt er á mynd 13.

Ályktanir af meginreglu Bernoulli

Meginregla Bernoulli segir að í vökva á hreyfingu, þegar hraði hans eykst, því lægri þrýstingur sem hann hefur. Orkan umbreytist í hvert skipti sem þversniðssvæði rörsins breytist.

Jafna Bernoulli er afleiðing varðveislu orku fyrir vökva á hreyfingu. Þar kemur fram að summa vökvaþrýstings, hreyfiorka og hugsanleg orka, haldist stöðug allan vökvabrautina.

Þessi meginregla hefur margvísleg forrit, svo sem í flugvélalyftu, eða manneskju í sundi, sem og við hönnun búnaðar til flutnings vökva, meðal margra annarra, þar sem rannsókn þess og skilningur skiptir miklu máli.

Tilvísanir

[1] Mott, Robert. (2006). Vökvakerfi. 6. útgáfa. Pearson Menntun
[2]
[3]