दबाव द्रव प्रवाह से कैसे संबंधित है?

द्रव यांत्रिकी के मूलभूत सिद्धांतों के आधार पर वायुगतिकीय विश्लेषण के बिना आधुनिक विमानन असंभव होगा। यद्यपि "द्रव" अक्सर संवादी भाषा में "तरल" का पर्याय बन जाता है, तरल पदार्थ की वैज्ञानिक अवधारणा गैसों और तरल पदार्थों दोनों पर लागू होती है। तरल पदार्थ की परिभाषित विशेषता प्रवाह की प्रवृत्ति है - या, तकनीकी भाषा में, लगातार विकृत होने के लिए - तनाव के तहत। दबाव की अवधारणा बहते हुए तरल पदार्थ की महत्वपूर्ण विशेषताओं से निकटता से संबंधित है।

दबाव की तकनीकी परिभाषा बल प्रति इकाई क्षेत्र है। दबाव संबंधित मात्राओं से अधिक सार्थक हो सकता है, जैसे द्रव्यमान या बल, क्योंकि विभिन्न परिदृश्यों के व्यावहारिक परिणाम अक्सर मुख्य रूप से दबाव पर निर्भर होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप अपनी उँगलियों का उपयोग खीरे पर हल्का नीचे की ओर बल लगाने के लिए करते हैं, तो कुछ नहीं होता है। यदि आप उसी बल को तेज चाकू के ब्लेड से लगाते हैं, तो आप खीरे को काटते हैं। बल समान है लेकिन ब्लेड के किनारे का सतह क्षेत्र बहुत छोटा है, और इस प्रकार प्रति इकाई क्षेत्र बल - दूसरे शब्दों में, दबाव - बहुत अधिक है।

दबाव तरल पदार्थ और ठोस वस्तुओं दोनों पर लागू होता है। एक नली से बहने वाले पानी की कल्पना करके आप किसी तरल पदार्थ के दबाव को समझ सकते हैं। गतिमान द्रव नली की भीतरी दीवारों पर एक बल लगाता है, और द्रव का दबाव किसी दिए गए बिंदु पर नली के आंतरिक सतह क्षेत्र द्वारा विभाजित इस बल के बराबर होता है।

यदि दबाव क्षेत्र द्वारा विभाजित बल के बराबर होता है, तो दबाव भी बल गुणा दूरी को क्षेत्र समय दूरी से विभाजित करने के बराबर होता है: FD/AD=P. क्षेत्र समय दूरी आयतन के बराबर है, और बल समय दूरी कार्य का सूत्र है, जो इस स्थिति में ऊर्जा के बराबर है। इस प्रकार, एक तरल पदार्थ के दबाव को ऊर्जा घनत्व के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है: द्रव की कुल ऊर्जा को उस मात्रा से विभाजित किया जाता है जिसमें द्रव बह रहा है। एक तरल पदार्थ के सरलीकृत मामले के लिए जो प्रवाह के रूप में ऊंचाई को नहीं बदलता है, कुल ऊर्जा दबाव की ऊर्जा और गतिमान द्रव अणुओं की गतिज ऊर्जा का योग है।

दबाव और द्रव वेग के बीच मूलभूत संबंध को बर्नौली समीकरण में कैद किया गया है, जिसमें कहा गया है कि एक गतिमान द्रव की कुल ऊर्जा संरक्षित होती है। दूसरे शब्दों में, दबाव और गतिज ऊर्जा के कारण ऊर्जा का योग प्रवाह के आयतन में परिवर्तन होने पर भी स्थिर रहता है। बर्नौली समीकरण को लागू करके, आप प्रदर्शित कर सकते हैं कि दबाव वास्तव में कम हो जाता है जब द्रव एक कसना के माध्यम से यात्रा कर रहा होता है। कसना से पहले और कसना के दौरान कुल ऊर्जा समान होनी चाहिए। द्रव्यमान के संरक्षण के अनुसार, संकुचित आयतन में द्रव का वेग बढ़ना चाहिए, और इस प्रकार गतिज ऊर्जा भी बढ़ जाती है। कुल ऊर्जा नहीं बदल सकती है, इसलिए गतिज ऊर्जा में वृद्धि को संतुलित करने के लिए दबाव कम होना चाहिए।