Запремински проток је појам у физици који описује колико се материје - у смислу физичких димензија, а не масе - креће кроз простор у јединици времена. На пример, када покренете кухињску славину, дате количине воде (коју бисте могли мерити у течним унцама, литара или нешто друго) излази из отвора славине у одређеном времену (обично у секундама или минута). Ова количина се сматра запреминском протоком.
Термин „запремински проток“ се скоро увек односи на течности и гасове; чврсте материје не „теку“, иако се и оне могу кретати сталном брзином кроз свемир.
Једначина брзине протока
Основна једначина за проблеме ове врсте је
К = АВ
гдеКје запремински проток,А.је површина попречног пресека који заузима течећи материјал, иВ.је просечна брзина протока.В.сматра се просеком, јер се сваки део течне течности не креће истом брзином. На пример, док посматрате како се воде реке полако крећу низводно са датим бројем галона у секунди, примећујете да површина овде има спорије и тамо брже струје.
Попречни пресек је често круг у проблемима запреминске проточности, јер се ови проблеми често тичу кружних цеви. У тим случајевима ћете пронаћи подручје
А.квадратурирањем радијуса цеви (што је половина пречника) и множењем резултата са константом пи (π), која има вредност око 3,14159.Уобичајене СИ (од француског за „међународни систем“, што је једнако „метричком“) јединице протока су литри у секунди (Л / с) или милилитри у минути (мЛ / мин). Будући да САД већ дуго користе царске (енглеске) јединице, међутим, још увек је уобичајеније видети стопе протока изражене у галонима дневно, галонима / мин (гпм) или кубним стопама у секунди (цфс). Да бисте пронашли запреминске протоке у јединицама које се обично не користе у ту сврху, можете да користите мрежни калкулатор протока попут оног у Ресурсима.
Масени проток
Понекад ћете желети да знате не само запремину течности која се креће у јединици времена, већ и количину масе коју то представља. Ово је очигледно критично у инжењерству, када мора да се зна колику тежину може да има одређена цев или други флуидни вод или резервоар.
Формула масеног протока може се добити из формуле запреминског протока множењем целокупне једначине са густином флуида,ρ. Ово следи из чињенице да је густина маса подељена са запремином, што такође значи да је маса једнака густини и запремини. Једначина запреминског протока већ има јединице запремине у јединици времена, па да бисте добили масу по јединици времена, једноставно треба да помножите са густином.
Једначина масеног протока је дакле
\ тачка {м} = \ рхо АВ
ṁ, или „м-тачка“ је уобичајени симбол за масни проток.
Проблеми са запремином протока
Рецимо да сте добили цев са радијусом од 0,1 м (10 цм, око 4 инча) и да вам је речено да ову цев требате да испразните из пуног резервоара за воду за мање од једног сата. Резервоар је цилиндар висине (х) од 3 метра и пречника 5 метара. Колико ће брзо требати да се млаз воде креће кроз цев, у м3/ с, да бисте обавили овај посао? Формула за запремину цилиндра је:
В = \ пи р ^ 2 х
Једначина камате јеК = АВ, а променљива за коју решавате јеВ..
Прво израчунајте запремину воде у резервоару, имајући у виду да је полупречник пола пречника:
В = \ пи (2,5 \ текст {м}) ^ 2 (3 \ текст {м}) = 58,9 \ текст {м} ^ 3
Затим одредите број секунди у сату:
60 \ тект {с / мин} \ пута 60 \ тект {мин / хр} = 3600 \ тект {с}
Одредите потребну запреминску брзину протока:
К = \ фрац {58,9 \ тект {м} ^ 3} {3600 \ тект {с}} = 0,01636 \ тект {м} ^ 3 \ тект {/ с}
Сада одредите површинуА.ваше дренажне цеви:
А = \ пи (0,1) ^ 2 = 0,0314 \ текст {м} ^ 2
Тако из једначине за проток запремине коју имате
В = \ фрац {К} {А} = \ фрац {0.01636 \ тект {м} ^ 3 \ тект {/ с}} {0.0314 \ тект {м} ^ 2} = 0.52 \ тект {м / с} = 52 \ текст {цм / с}
Вода се мора пробијати кроз цев брзом, али прихватљивом брзином од око пола метра или нешто више од 1,5 стопе у секунди да би се резервоар правилно испразнио.