Das Hydrodynamik Es ist der Teil der Hydraulik, der sich auf die Untersuchung der Bewegung von Flüssigkeiten sowie der Wechselwirkungen von bewegten Flüssigkeiten mit ihren Grenzen konzentriert. In Bezug auf seine Etymologie liegt der Ursprung des Wortes im lateinischen Begriff Hydrodynamik.
Der Name der Hydrodynamik geht auf Daniel Bernoulli zurück. Er war einer der ersten Mathematiker, der hydrodynamische Studien durchführte, die er 1738 in seiner Arbeit veröffentlichte Hydrodynamik. In Bewegung befindliche Flüssigkeiten befinden sich im menschlichen Körper, z. B. im Blut, das durch die Venen zirkuliert, oder in der Luft, die durch die Lunge strömt..
Flüssigkeiten finden sich auch in einer Vielzahl von Anwendungen sowohl im Alltag als auch in der Technik. zum Beispiel in Wasserversorgungsleitungen, Gasleitungen usw..
Bei alledem scheint die Bedeutung dieses Zweigs der Physik offensichtlich zu sein; Nicht umsonst finden sich seine Anwendungen im Bereich Gesundheit, Ingenieurwesen und Bauwesen.
Andererseits ist es wichtig zu klären, dass die Hydrodynamik als wissenschaftlicher Bestandteil einer Reihe von Ansätzen bei der Untersuchung von Flüssigkeiten ist.
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Bei der Untersuchung von bewegten Flüssigkeiten müssen eine Reihe von Näherungswerten durchgeführt werden, die ihre Analyse erleichtern..
Auf diese Weise wird angenommen, dass Flüssigkeiten unverständlich sind und daher ihre Dichte unter Druckänderungen unverändert bleibt. Weiterhin wird angenommen, dass die Fluidenergieverluste aufgrund der Viskosität vernachlässigbar sind..
Schließlich wird angenommen, dass Fluidströme im stationären Zustand auftreten; Das heißt, die Geschwindigkeit aller Partikel, die denselben Punkt passieren, ist immer gleich.
Die wichtigsten mathematischen Gesetze, die die Bewegung von Flüssigkeiten regeln, sowie die wichtigsten zu berücksichtigenden Größen sind in den folgenden Abschnitten zusammengefasst:
Tatsächlich ist die Kontinuitätsgleichung die Gleichung zur Erhaltung der Masse. Es kann so zusammengefasst werden:
Gegeben ein Rohr und gegeben zwei Abschnitte S.1 und S.zwei, es zirkuliert eine Flüssigkeit mit Geschwindigkeiten V.1 und V.zwei, beziehungsweise.
Wenn der Abschnitt, der die beiden Abschnitte verbindet, keine Eingaben oder keinen Verbrauch erzeugt, kann festgestellt werden, dass die Flüssigkeitsmenge, die in einer Zeiteinheit (die als Massenstrom bezeichnet wird) durch den ersten Abschnitt fließt, dieselbe ist, die durch den zweiten Abschnitt fließt Sektion.
Der mathematische Ausdruck dieses Gesetzes lautet wie folgt:
v1 ∙ S.1 = vzwei∙ S.zwei
Dieses Prinzip legt fest, dass ein ideales Fluid (ohne Reibung oder Viskosität), das durch eine geschlossene Leitung zirkuliert, immer eine konstante Energie auf seinem Weg hat.
Bernoullis Gleichung, die nichts anderes als der mathematische Ausdruck seines Satzes ist, wird wie folgt ausgedrückt:
vzwei ∙ ƿ / 2 + P + ƿ ∙ g ∙ z = konstant
In diesem Ausdruck stellt v die Geschwindigkeit des Fluids durch den betrachteten Abschnitt dar, ƿ ist die Dichte des Fluids, P ist der Druck des Fluids, g ist der Wert der Erdbeschleunigung und z ist die in Richtung von gemessene Höhe die Schwerkraft.
Torricellis Theorem, Torricellis Gesetz oder Torricellis Prinzip bestehen aus einer Anpassung des Bernoulli-Prinzips an einen bestimmten Fall.
Insbesondere wird untersucht, wie sich eine in einem Behälter eingeschlossene Flüssigkeit unter dem Einfluss der Schwerkraft verhält, wenn sie sich durch ein kleines Loch bewegt..
Das Prinzip kann folgendermaßen ausgedrückt werden: Die Geschwindigkeit der Verdrängung einer Flüssigkeit in einem Gefäß mit einer Öffnung ist diejenige, die jeder Körper im freien Fall in einem Vakuum besitzen würde, von dem Niveau, auf dem sich die Flüssigkeit befindet, bis zu dem Punkt wo derjenige, wo der Schwerpunkt des Lochs liegt.
Mathematisch ist es in seiner einfachsten Version wie folgt zusammengefasst:
V.r = √2gh
In der genannten Gleichung V.r ist die durchschnittliche Geschwindigkeit der Flüssigkeit beim Verlassen des Lochs, g ist die Erdbeschleunigung und h ist der Abstand von der Mitte des Lochs zur Ebene der Flüssigkeitsoberfläche.
Hydrodynamische Anwendungen finden sich sowohl im Alltag als auch in so unterschiedlichen Bereichen wie Ingenieurwesen, Bauwesen und Medizin..
Auf diese Weise wird die Hydrodynamik bei der Konstruktion von Dämmen angewendet. zum Beispiel, um das Relief desselben zu untersuchen oder die notwendige Dicke für die Wände zu kennen.
In gleicher Weise wird es beim Bau von Kanälen und Aquädukten oder bei der Planung der Wasserversorgungssysteme eines Hauses verwendet.
Es findet Anwendung in der Luftfahrt, bei der Untersuchung der Bedingungen, die den Start von Flugzeugen begünstigen, und bei der Konstruktion von Schiffsrümpfen.
Ein Rohr, durch das eine Flüssigkeit mit einer Dichte von 1,30 ∙ 10 zirkuliert3 Kg / m3 verläuft horizontal mit Anfangshöhe z0= 0 m. Um ein Hindernis zu überwinden, steigt das Rohr auf eine Höhe von z1= 1,00 m. Der Rohrquerschnitt bleibt konstant.
Bekannt den Druck auf der unteren Ebene (P.0 = 1,50 atm), bestimmen Sie den Druck auf der oberen Ebene.
Sie können das Problem lösen, indem Sie das Bernoulli-Prinzip anwenden. Sie müssen also:
v1 zwei ∙ ƿ / 2 + P.1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = v0zwei ∙ ƿ / 2 + P.0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Da die Geschwindigkeit konstant ist, reduziert sie sich auf:
P.1 + ƿ ∙ g ∙ z1 = P.0 + ƿ ∙ g ∙ z0
Durch Ersetzen und Löschen erhalten Sie:
P.1 = P.0 + ƿ ∙ g ∙ z0 - ƿ ∙ g ∙ z1
P.1 = 1,50 ≤ 1,01 ≤ 105 + 1,30 ∙ 103 8 9,8 ∙ 0 - 1,30 ∙ 103 ≤ 9,8 ≤ 1 = 138 760 Pa
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