მოცულობის დინების სიჩქარე არის ტერმინი ფიზიკაში, რომელიც აღწერს რამდენ მატერიას - ფიზიკური ზომების და არა მასის მიხედვით - მოძრაობს სივრცეში დროის ერთეულში. მაგალითად, როდესაც თქვენ იყენებთ სამზარეულოს ონკანს, მოცემული რაოდენობით წყალი (რომელიც შეიძლება გაზომოთ სითხის უნციაზე, ლიტრი ან რამე სხვა) გადის ონკანის გახსნიდან მოცემულ დროში (ჩვეულებრივ წამში ან წუთები). ეს თანხა ითვლება მოცულობის ნაკადის სიჩქარეზე.
ტერმინი "მოცულობის დინების სიჩქარე" თითქმის ყოველთვის ეხება სითხეებსა და გაზებს; მყარი არ "მიედინება", მიუხედავად იმისა, რომ ისინიც შეიძლება სტაბილურად მოძრაობდნენ სივრცეში.
მოცულობის ნაკადის სიჩქარის განტოლება
ამგვარი პრობლემების ძირითადი განტოლებაა
Q = AV
სადQარის მოცულობის ნაკადის სიჩქარე,აარის განივი მასალის მიერ დაკავებული მიედინება დავარის დინების საშუალო სიჩქარე.ვითვლება საშუალო, რადგან მიედინება სითხის ყველა ნაწილი არ მოძრაობს იმავე სიჩქარით. მაგალითად, როდესაც უყურებთ მდინარის წყლებს, რომლებიც წამში მიდიან სტაბილურად ქვემოთ მოცემული გალონების წამში, შეამჩნევთ, რომ ზედაპირს აქ უფრო ნელი და იქ უფრო სწრაფი დინებები აქვს.
ჯვარი ხშირად წარმოადგენს წრეს მოცულობის ნაკადის სიჩქარის პრობლემებში, რადგან ეს პრობლემები ხშირად ეხება წრიულ მილებს. ამ შემთხვევებში ნახავთ ტერიტორიასამილის რადიუსის კვადრატით (რომელიც დიამეტრის ნახევარია) და შედეგის გამრავლებით მუდმივ pi (π) - ზე, რომლის მნიშვნელობაა დაახლოებით 3.14159.
ჩვეულებრივი SI (ფრანგულიდან "საერთაშორისო სისტემა" ნიშნავს "მეტრულს") დინების სიჩქარე არის ლიტრი წამში (ლ / წმ) ან მილილიტრი წუთში (მლ / წთ). იმის გამო, რომ აშშ დიდხანს იყენებდა საიმპერატორო (ინგლისურ) ერთეულებს, მაინც უფრო ხშირად გვხვდება მოცულობის ნაკადის სიჩქარე, რომელიც გამოხატულია გალონში / დღეში, გალონში / წთ (გპმ) ან კუბურ ფუტზე წამში (cfs). მოცულობის ნაკადის სიჩქარის საპოვნელად ერთეულებში, რომლებიც ამ მიზნისთვის ხშირად არ გამოიყენება, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ონლაინ დინების სიჩქარე კალკულატორი, როგორც ეს არის რესურსებში.
მასობრივი ნაკადის სიჩქარე
ზოგჯერ, თქვენ გსურს იცოდეთ არა მხოლოდ სითხის მოცულობა, რომელიც მოძრაობს ერთეულზე, არამედ მასის ოდენობა. ეს აშკარად კრიტიკულია ინჟინერიაში, როდესაც უნდა იცოდეს, თუ რამდენს წონა შეუძლია უსაფრთხოდ დაიჭიროს მოცემული მილი ან სხვა სითხის მილსადენი ან წყალსაცავი.
მასის დინების ფორმულა შეიძლება გამომდინარეობდეს მოცულობის დინების ფორმულისგან, მთლიანი განტოლების გამრავლებით სითხის სიმკვრივეზე,ρ. ეს გამომდინარეობს იქიდან, რომ სიმკვრივე იყოფა მასაზე, რაც ასევე ნიშნავს, რომ მასა ტოლია სიმკვრივის მოცულობაზე. მოცულობის დინების განტოლებას უკვე აქვს მოცულობის ერთეულები დროის ერთეულზე, ასე რომ, მასა ერთეულის დროზე მისაღებად, საჭიროა სიმკვრივეზე გამრავლება.
ამიტომ მასის ნაკადის სიჩქარის განტოლებაა
\ dot {m} = \ rho AV
ṁ, ან "m-dot", არის ჩვეულებრივი სიმბოლო მასის ნაკადის სიჩქარისთვის.
მოცულობის ნაკადის სიჩქარის პრობლემები
თქვით, რომ მოგცეთ მილი 0,1 მ რადიუსით (10 სმ, დაახლოებით 4 ინჩი) და გითხრეს, რომ საჭიროა ამ მილის გამოყენება მთლიანი წყლის სრული ავზის გასაშრობად ერთ საათზე ნაკლებ დროში. ავზი არის ცილინდრი სიმაღლით (თ) 3 მეტრი და დიამეტრი 5 მეტრი. რამდენად სწრაფად დასჭირდება წყლის ნაკადი მილის გავლით, მ3/ s, ამ სამუშაოს შესრულების მიზნით? ცილინდრის მოცულობის ფორმულაა:
V = \ pi r ^ 2 სთ
ინტერესის განტოლებააQ = AV, და ცვლადი, რომლისთვისაც გადაწყვეტთ არისვ.
პირველი, გამოთვალეთ წყლის მოცულობა ავზში, გახსოვდეთ, რომ რადიუსი არის ნახევარი დიამეტრი:
V = \ pi (2.5 \ ტექსტი {მ}) ^ 2 (3 \ ტექსტი {მ}) = 58.9 \ ტექსტი {მ} ^ 3
შემდეგ, განსაზღვრეთ წამის რაოდენობა საათში:
60 \ text {s / min} \ ჯერ 60 \ text {min / hr} = 3600 \ text {s}
განსაზღვრეთ საჭირო მოცულობის ნაკადის სიჩქარე:
Q = \ frac {58.9 \ text {m} ^ 3} {3600 \ text {s}} = 0.01636 \ text {m} ^ 3 \ text {/ s}
ახლა განსაზღვრეთ ტერიტორიაათქვენი სადრენაჟე მილის:
A = \ pi (0,1) ^ 2 = 0,0314 \ ტექსტი {მ} ^ 2
ამრიგად, თქვენ გაქვთ მოცულობის დინების სიჩქარის განტოლება
V = \ frac {Q} {A} = \ frac {0.01636 \ text {m} ^ 3 \ text {/ s}} {0.0314 \ text {m} ^ 2} = 0.52 \ text {m / s} = 52 \ ტექსტი {სმ / წმ}
წყალი უნდა აიძულოს მილის საშუალებით სწრაფი, მაგრამ სარწმუნო სიჩქარით დაახლოებით ნახევარი მეტრით, ან 1,5 მეტრზე ოდნავ მეტი წამში, რომ ავზი სწორად გადინდეს.
