Kako je tlak povezan s pretokom tekočine?

Sodobno letalstvo bi bilo nemogoče brez aerodinamične analize, ki temelji na temeljnih načelih mehanike tekočin. Čeprav je "tekočina" v pogovornem jeziku pogosto sinonim za "tekočina", znanstveni koncept tekočine velja tako za pline kot tekočine. Opredelitvena značilnost tekočin je nagnjenost k pretoku - ali v tehničnem jeziku nenehno deformiranju - pod stresom. Pojem tlaka je tesno povezan s pomembnimi značilnostmi tekoče tekočine.

Moč pritiska

Tehnična opredelitev tlaka je sila na enoto površine. Pritisk je lahko pomembnejši od povezanih količin, na primer mase ali sile, ker so praktične posledice različnih scenarijev pogosto odvisne predvsem od pritiska. Če na primer s konico prsta na kumaro uporabite blago silo navzdol, se nič ne zgodi. Če uporabite isto silo z rezilom ostrega noža, narežete kumaro. Sila je enaka, vendar ima rob rezila veliko manjšo površino, zato je sila na enoto površine - z drugimi besedami tlak - veliko večja.

Tekoče sile

Tlak velja tako za tekočine kot trdne predmete. Tlak tekočine lahko razumete tako, da vizualizirate vodo, ki teče skozi cev. Gibajoča se tekočina deluje na notranje stene cevi in ​​tlak tekočine je enak tej sili, deljeni z notranjo površino cevi na določeni točki.

Omejena energija

Če je tlak enak sili, deljeni s površino, je tlak enak tudi sili in razdalji, deljeni s površino in razdaljo: FD / AD = P. Površina krat razdalja je enaka prostornini, sila krat krat razdalja pa je formula za delo, ki je v tej situaciji enakovredna energiji. Tako lahko tlak tekočine definiramo tudi kot gostoto energije: skupno energijo tekočine, deljeno s prostornino, v kateri tekočina teče. Za poenostavljeni primer tekočine, ki med spreminjanjem višine ne spreminja višine, je skupna energija vsota energije tlaka in kinetične energije molekul tekočine, ki se giblje.

Varčena energija

Temeljna povezava med tlakom in hitrostjo tekočine je zajeta v Bernoullijevi enačbi, ki pravi, da je celotna energija tekočine v gibanju ohranjena. Z drugimi besedami, vsota energije zaradi tlaka in kinetične energije ostane nespremenjena tudi takrat, ko se volumen pretoka spremeni. Z uporabo Bernoullijeve enačbe lahko dokažete, da se tlak dejansko zmanjša, ko tekočina potuje skozi zožitev. Skupna energija pred zožitvijo in med zožitvijo mora biti enaka. V skladu z ohranjanjem mase se mora v omejenem volumnu povečati hitrost tekočine, s čimer se poveča tudi kinetična energija. Skupna energija se ne more spremeniti, zato se mora tlak zmanjšati, da se izenači povečanje kinetične energije.

  • Deliti
instagram viewer