როგორ გამოვთვალოთ დინამიური წნევა

ფიზიკაში წნევა დაყოფილია ერთეულის ფართობზე. თავის მხრივ, ძალა არის მასა ჯერ აჩქარებაზე. ეს ხსნის იმას, თუ რატომ არის ზამთრის ავანტიურისტი უფრო უსაფრთხო საეჭვო სისქის ყინულზე, თუ ის ზედაპირზე წევს, ვიდრე ვერტიკალურად დგას; ძალა, რომელსაც ის ახდენს ყინულზე (სიმძიმის გამო დაჩქარებული დაჩქარებული მასა) ორივე შემთხვევაში იგივეა, მაგრამ თუ ის არის იწვა ბინაზე და არა ორ ფეხზე დგომა, ეს ძალა გადანაწილებულია მეტ ფართობზე და ამით ამცირებს ზეწოლას ყინული

ზემოთ მოყვანილი მაგალითი ეხება სტატიკურ წნევას - ანუ ამ "პრობლემაში" არაფერი მოძრაობს (და იმედია ასე დარჩება!). დინამიური წნევა განსხვავებულია, რაც გულისხმობს ობიექტების მოძრაობას სითხეების მეშვეობით - ეს არის სითხეები ან გაზები - ან თავად სითხეების დინება.

ზოგადი წნევის განტოლება

როგორც აღინიშნა, წნევა იყოფა ფართობზე და ძალა არის მასა ჯერ აჩქარებაზე. მასა (), ასევე შეიძლება დაიწეროს როგორც სიმკვრივის პროდუქტი (ρ) და მოცულობა (), ვინაიდან სიმკვრივე მხოლოდ მასაა დაყოფილი მოცულობით. ეს არის, რადგან:

\ rho = \ frac {m} {V} \ ტექსტი {შემდეგ} = m = \ rho V

ასევე, რეგულარული გეომეტრიული ფიგურებისათვის, ფართობზე გაყოფილი მოცულობა უბრალოდ იძლევა სიმაღლეს.

ეს ნიშნავს, რომ ვთქვათ, ცილინდრში მდგარი სითხის სვეტი, წნევა () შეიძლება გამოიხატოს შემდეგ სტანდარტულ ერთეულებში:

P = {mg \ ზემოთ {1pt} A} = {ρVg \ ზემოთ {1pt} A} = ρg {V \ ზემოთ {1pt} A} = ρgh

Აქ,არის სითხის ზედაპირის სიღრმე. ეს ცხადყოფს, რომ სითხის ნებისმიერი სიღრმეზე ზეწოლა რეალურად არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რამდენი სითხეა იქ; თქვენ შეიძლება იყოთ პატარა ავზში ან ოკეანეში და ზეწოლა დამოკიდებულია მხოლოდ სიღრმეზე.

დინამიური წნევა

სითხეები, ცხადია, მხოლოდ ტანკებში არ სხედან; ისინი გადაადგილდებიან, ხშირად ტუმბოს მეშვეობით მილებიდან იღებენ ადგილს. მოძრავი სითხეები ზეწოლას ახდენენ მათში არსებულ ობიექტებზე ისევე, როგორც მდგრადი სითხეები, მაგრამ ცვლადი იცვლება.

ალბათ გსმენიათ, რომ ობიექტის მთლიანი ენერგია არის მისი კინეტიკური ენერგიის ჯამი (მისი მოძრაობის ენერგია) და მისი პოტენციალი ენერგია (ენერგია, რომელიც მას "ინახავს" გაზაფხულზე დატვირთვისას ან მიწისზე მაღლა ყოფნისას) და რომ ეს დახურულ მდგომარეობაში მუდმივი რჩება სისტემები ანალოგიურად, სითხის მთლიანი წნევა არის მისი სტატიკური წნევა, რომელსაც გამოხატავს გამოხატვაρghმიღებული ზემოთ, დაემატა მის დინამიურ წნევას, მოცემული გამოთქმით (1/2)ρv2.

ბერნულის განტოლება

ზემოთ მოცემული სექცია წარმოადგენს ფიზიკაში კრიტიკული განტოლების წარმოებას, რასაც გავლენა აქვს ნებისმიერ საკითხზე მოძრაობს სითხის მეშვეობით ან თავად განიცდის გამოცდილებას, მათ შორისაა თვითმფრინავი, წყალგაყვანილობის სისტემაში წყალი ბეისბოლები. ფორმალურად ასეა

P_ {სულ} = ρgh + {1 \ ზემოთ {1pt} 2} ρv ^ 2

ეს ნიშნავს, რომ თუ სითხე შედის სისტემაში მოცემული სიგანეზე და მოცემულ სიმაღლეზე მიდის სისტემაში სხვადასხვა სიგანის და სხვა სიმაღლის მილის საშუალებით, სისტემის მთლიანი წნევა კვლავ შეიძლება დარჩეს მუდმივი

ეს განტოლება ეყრდნობა მრავალ დაშვებას: სითხის სიმკვრივესρარ იცვლება, რომ სითხის ნაკადი მდგრადია და ხახუნის ფაქტორი არ არის. ამ შეზღუდვების შემთხვევაშიც, განტოლება არაჩვეულებრივად სასარგებლოა. მაგალითად, ბერნულის განტოლებიდან შეგიძლიათ დაადგინოთ, რომ როდესაც წყალი ტოვებს სადინარს, რომელსაც აქვს a უფრო მცირე დიამეტრია, ვიდრე მისი შესვლის წერტილი, წყალი უფრო სწრაფად იმოძრავებს (რაც ალბათ ინტუიციური; მდინარეები უფრო მეტ სიჩქარეს ავლენენ ვიწრო არხების გავლისას) და მისი წნევა უფრო მაღალ სიჩქარეზე დაბალი იქნება (რაც ალბათ ინტუიციური არ არის). ეს შედეგები გამომდინარეობს განტოლების ვარიაციიდან

P_1 - P_2 = {1 \ ზემოთ {1pt} 2} ρ ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)

ამრიგად, თუ ტერმინები პოზიტიურია და გასვლის სიჩქარე უფრო მეტია, ვიდრე შესვლის სიჩქარე (ეს არის,2 > ​1), გასასვლელი წნევა უნდა იყოს დაბალი, ვიდრე შესასვლელი წნევა (ეს არის,2​ < ​1​).

  • გაზიარება
instagram viewer