Kuidas on rõhk seotud vedeliku vooluga?

Kaasaegne lennundus oleks võimatu ilma vedeliku mehaanika aluspõhimõtetel põhineva aerodünaamilise analüüsita. Kuigi "vedelik" on vestluskeeles sageli sünonüüm "vedelik", kehtib vedeliku teaduslik mõiste nii gaaside kui ka vedelike kohta. Vedelike iseloomulikuks omaduseks on kalduvus voolata - või, tehnilises keeles öeldes - pidevalt deformeeruda - pinge all. Rõhu mõiste on tihedalt seotud voolava vedeliku oluliste omadustega.

Rõhu jõud

Rõhu tehniline määratlus on jõud pinnaühiku kohta. Rõhk võib olla tähendusrikkam kui seotud kogused, näiteks mass või jõud, sest erinevate stsenaariumide praktilised tagajärjed sõltuvad sageli peamiselt rõhust. Näiteks kui kasutate kurgi jaoks kergelt allapoole suunatud jõudu sõrmeotsa, ei juhtu midagi. Kui rakendate sama jõudu terava noateraga, viilutate kurgi läbi. Jõud on sama, kuid tera serval on palju väiksem pind ja seega on pindalaühiku jõud - teisisõnu rõhk - palju suurem.

Voolavad jõud

Rõhk kehtib nii vedelike kui ka tahkete esemete suhtes. Vooliku kaudu voolavat vett visualiseerides saate aru vedeliku rõhust. Liikuv vedelik avaldab vooliku siseseintele jõudu ja vedeliku rõhk on samaväärne selle jõuga, mis on jagatud vooliku sisepinnaga antud punktis.

Piiratud energia

Kui rõhk võrdub jõu jagatud pindalaga, võrdub rõhk ka jõu ja vahemaa jagatuna pindala ja kauguse vahega: FD / AD = P. Pindala ja vahemaa võrdub mahuga ning jõu ja vahemaa on töö valem, mis antud olukorras on samaväärne energiaga. Seega võib vedeliku rõhku määratleda ka energiatihedusena: vedeliku koguenergia jagatud mahuga, milles vedelik voolab. Sellise vedeliku lihtsustatud juhul, mis ei muuda voolu kõrgust, on koguenergia rõhu energia ja liikuvate vedelike molekulide kineetilise energia summa.

Säästetud energia

Põhiline seos rõhu ja vedeliku kiiruse vahel on kajastatud Bernoulli võrrandis, mis ütleb, et liikuva vedeliku koguenergia on konserveeritud. Teisisõnu, rõhust ja kineetilisest energiast tulenev energia summa jääb konstantseks ka siis, kui vooluhulk muutub. Rakendades Bernoulli võrrandit, saate näidata, et rõhk tegelikult väheneb, kui vedelik liigub läbi kitsenduse. Kogu energia enne ahenemist ja ahenemise ajal peab olema sama. Vastavalt massi säilimisele peab vedeliku kiirus kitsendatud mahus suurenema ja seega suureneb ka kineetiline energia. Koguenergia ei saa muutuda, seega kineetilise energia kasvu tasakaalustamiseks peab rõhk vähenema.

  • Jaga
instagram viewer