Hvordan er trykket relateret til væskestrømmen?

Moderne luftfart ville være umulig uden aerodynamisk analyse baseret på de grundlæggende principper for fluidmekanik. Skønt "væske" ofte er synonymt med "væske" i samtalsproget, gælder det videnskabelige koncept for en væske både for gasser og væsker. Den definerende egenskab ved væsker er tendensen til at strømme - eller på teknisk sprog til at deformere kontinuerligt - under stress. Begrebet tryk er tæt forbundet med de vigtige egenskaber ved en flydende væske.

Pressets kraft

Den tekniske definition af tryk er kraft pr. Arealeenhed. Tryk kan være mere meningsfuldt end relaterede mængder, såsom masse eller kraft, fordi de praktiske konsekvenser af forskellige scenarier ofte primært afhænger af tryk. For eksempel, hvis du bruger fingerspidsen til at anvende en mild nedadgående kraft på en agurk, sker der intet. Hvis du anvender den samme kraft med bladet på en skarp kniv, skiver du gennem agurken. Kraften er den samme, men bladets kant har et meget mindre overfladeareal, og dermed er kraften pr. Arealeenhed - med andre ord trykket - meget højere.

Strømmende kræfter

Tryk gælder både for væsker og faste genstande. Du kan forstå trykket fra en væske ved at visualisere vand, der strømmer gennem en slange. Den bevægelige væske udøver en kraft på slangens indvendige vægge, og væsketrykket svarer til denne kraft divideret med slangens indre overfladeareal på et givet punkt.

Begrænset energi

Hvis trykket er lig med kraft divideret med areal, er tryk også lig med kraft gange afstand divideret med areal gange afstand: FD / AD = P. Areal gange afstand svarer til volumen, og kraft gange afstand er formlen for arbejde, som i denne situation svarer til energi. Således kan trykket af en væske også defineres som energitæthed: den samlede energi af væsken divideret med det volumen, hvori væsken strømmer. I det forenklede tilfælde af en væske, der ikke ændrer højde, når den strømmer, er total energi summen af ​​energien af ​​trykket og den kinetiske energi af de flydende væskemolekyler.

Bevaret energi

Det grundlæggende forhold mellem tryk og væskehastighed er fanget i Bernoulli-ligningen, der siger, at den samlede energi af en bevægende væske er bevaret. Med andre ord forbliver summen af ​​energi på grund af tryk og kinetisk energi konstant, selv når flowvolumenet ændres. Ved at anvende Bernoulli-ligningen kan du demonstrere, at trykket faktisk falder, når væske bevæger sig gennem en indsnævring. Den samlede energi før indsnævring og under indsnævring skal være den samme. I overensstemmelse med bevarelsen af ​​masse skal væskens hastighed øges i det indsnævrede volumen, og således øges den kinetiske energi også. Den samlede energi kan ikke ændre sig, så trykket skal falde for at afbalancere stigningen i kinetisk energi.

  • Del
instagram viewer