Å finne strømningshastigheten til vann fra en tut, for eksempel en hagetapp eller en badekran, er en enkel øvelse som ikke krever noe mer enn en bøtte og en tidtaker. Det er litt mer komplisert å beregne strømningshastighet i et åpent trau, som en takrenne eller elvelengde, og å beregne strømningshastigheten til en væske i et lukket rør er enda mer komplisert.
Strømningshastighetsformelen er generelt
Q = Gj.sn.
hvorSpørsmåler strømningshastigheten,ENer tverrsnittsområdet på et punkt i strømningsbanen ogver væskens hastighet på det punktet. I noen situasjoner, som for eksempel vann som strømmer i en elveleie, beregner detENer vanskelig, og det beste du kan gjøre er en tilnærming. I andre, for eksempel væske som strømmer i et lukket rør, er det vanskelig å målev, men du trenger ikke. Hvis du kan måle væsketrykket, kan du bruke Poiseuilles lov.
Beregning av strømningshastighet gjennom en åpning
Hvis du trenger å vite strømningshastigheten gjennom en åpning, for eksempel en tapp eller en dryppemitter, har alt du har å gjøre er å la et visst volum akkumuleres i en container og måle hvor lang tid det tar akkumulere. For eksempel kan du måle strømningshastigheten fra en tapp ved å la vann fylle en 5-liters bøtte og registrere tiden. Del 5 etter tiden det tok å få antall liter per tidsenhet. Hvis du måler tiden i minutter, får du resultatet i liter per minutt.
For å måle strømningshastigheten fra en liten åpning, som for eksempel en dryppemitter, trenger du en mye mindre beholder, for eksempel en kvartkrukke, og en lengre tidsenhet, men prinsippet er det samme. Dryppemittere blir vanligvis vurdert i antall liter per time de avgir. En emitter som legger ut 1 liter i timen, fyller en kvart krukke på 15 minutter.
Bruke strømningshastighetsformelen
Hvis du kan se væsken strømme, kan du måle hastigheten, og det betyr at alt du trenger er området væsken strømmer gjennom for å beregne strømningshastigheten ved hjelp av formelenSpørsmål = EN × v.
Hvis væsken strømmer gjennom en åpning eller et klart rør, er en måte å måle hastighet på å introdusere fargestoff som en markør og tid hvor lang tid det tar fargestoffet å passere to punkter. Etter å ha målt radius på røret eller åpningen, kan du beregne arealet ved hjelp av πr2, bruk deretterv × ENfor å beregne strømningshastighet.
For å strømme gjennom naturlige trekk, for eksempel en elveleie, må du tilnærme området. Anta at den dypeste delen av elven er radiusen til et halvsylindrisk trau. Beregn tverrsnittsarealet ved hjelp av πr2, så ta halvparten av det og bruk det tilENi ligningenSpørsmål = v × ENfor å få en omtrentlig strømningshastighet.
Beregning av strømningshastighet ved bruk av trykk
Når en væske strømmer gjennom et lukket rør, kan du ikke se det, så du kan ikke måle hastigheten. Men hvis du kan måle væsketrykket - som vanligvis er enkelt å gjøre, ved hjelp av en manometer - kan du bruke Poiseuilles lov til å beregne strømningshastighet. I følge Poiseuilles lov er strømningshastighetenSpørsmålvarierer direkte med trykkforskjellen Δsmellom endene av røret og den fjerde kraften til rørets radiusr4, og det varierer omvendt med rørlengdenL. Ligningen er:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
hvorµer væskens viskositet.
Poiseuilles lov forutsetter laminær (ikke-turbulent) strømning, noe som er en trygg antagelse ved lave trykk og små rørdiametre.