როგორ ეხება წნევა სითხის ნაკადს?

თანამედროვე ავიაცია შეუძლებელი იქნება აეროდინამიკური ანალიზის გარეშე, რომელიც დაფუძნებულია სითხის მექანიკის ფუნდამენტურ პრინციპებზე. მიუხედავად იმისა, რომ სასაუბრო ენაში "სითხე" ხშირად სინონიმია "სითხე", სითხის სამეცნიერო ცნება ეხება როგორც გაზებს, ასევე სითხეებს. სითხეების განმსაზღვრელი მახასიათებელია სტრესის ქვეშ მოქცევის ტენდენცია - ან, ტექნიკურ ენაზე, მუდმივად დეფორმაცია. წნევის კონცეფცია მჭიდრო კავშირშია მიედინება სითხის მნიშვნელოვან მახასიათებლებთან.

წნევის ტექნიკური განმარტება არის ძალა ერთეულ ფართობზე. წნევა შეიძლება უფრო მნიშვნელოვანი იყოს, ვიდრე დაკავშირებული სიდიდეები, მაგალითად, მასა ან ძალა, რადგან სხვადასხვა სცენარის პრაქტიკული შედეგები ხშირად პირველ რიგში დამოკიდებულია წნევაზე. მაგალითად, თუ თითის წვერს იყენებთ კიტრისთვის მსუბუქი დაღმავალი ძალის დასაყენებლად, არაფერი ხდება. თუ იმავე ძალას გამოიყენებთ ბასრი დანის წვერით, კიტრს გაჭრით. ძალა იგივეა, მაგრამ პირების კიდეზე გაცილებით მცირე ზედაპირია და, შესაბამისად, ძალა ერთეულ ფართობზე - სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წნევა - გაცილებით მაღალია.

წნევა ვრცელდება როგორც სითხეებზე, ასევე მყარ საგნებზე. თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ სითხის წნევა შლანგიდან წყლის გადასასვლელად. მოძრავი სითხე ძალას ახდენს შლანგის შიდა კედლებზე და სითხის წნევა უდრის ამ ძალას გაყოფილი შლანგის შიდა ზედაპირის ფართობზე მოცემულ წერტილში.

თუ წნევა ტოლია ძალის გაყოფილი ფართობზე, წნევა ასევე უდრის ძალის ჯერ მანძილს დაყოფით არეზე დროის მანძილზე: FD / AD = P. ფართობი ჯერ მანძილი ტოლფასია მოცულობის, და ძალის დრო მანძილი არის მუშაობის ფორმულა, რომელიც ამ სიტუაციაში ენერგიის ტოლფასია. ამრიგად, სითხის წნევა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ენერგიის სიმკვრივე: სითხის მთლიანი ენერგია გაყოფილი იმ მოცულობისთვის, რომელშიც მიედინება სითხე. სითხის გამარტივებული შემთხვევისთვის, რომელიც არ ცვლის სიმაღლეს დატვირთვისას, მთლიანი ენერგია არის წნევის ენერგიისა და მოძრავი სითხის მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ჯამი.

წნევასა და სითხის სიჩქარეს შორის ფუნდამენტური კავშირი აღწერილია ბერნულის განტოლებაში, სადაც ნათქვამია, რომ მოძრავი სითხის მთლიანი ენერგია შენარჩუნებულია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ენერგიის ჯამი წნევისა და კინეტიკური ენერგიის გამო მუდმივი რჩება მაშინაც კი, როდესაც ნაკადის მოცულობა იცვლება. ბერნულის განტოლების გამოყენებით თქვენ შეძლებთ იმის დემონსტრირებას, რომ წნევა სინამდვილეში იკლებს, როდესაც სითხე გადაადგილდება შეკუმშვით. მთლიანი ენერგია შევიწროებამდე და შეკუმშვის დროს იგივე უნდა იყოს. მასის შენარჩუნების შესაბამისად, სითხის სიჩქარე უნდა გაიზარდოს შევიწროებული მოცულობით და ამრიგად, კინეტიკური ენერგიაც იზრდება. მთლიანი ენერგია ვერ შეიცვლება, ამიტომ წნევა უნდა შემცირდეს, რათა დაბალანსდეს კინეტიკური ენერგიის ზრდა.