Zgodovinska mehanika tekočine, kakšne študije, osnove

The Mehanika tekočine To je veja mehanike, namenjene preučevanju lastnosti in obnašanja tekočin, ne glede na to, ali so tekočine ali plini. Temelji na načelih Newtonove newtonske mehanike: Newtonovi zakoni, varstvo energije in zagon.

Tako v inženirskih kot v znanosti o življenju imajo tekočine glavno vlogo. Zrak in voda, ki nas obdajajo in podpirajo življenje, sta tekoča, pa tudi kri in druge tekočine v človeškem telesu in pri živalih.

Mehanika tekočine preučuje obnašanje plinov in tekočin, kot je voda. Vir: Pixabay.

Zračni tokovi in ​​vodni tokovi so dejavniki, ki določajo podnebje in značilnosti ekosistemov, v katerih živijo živa bitja. Rastline, ki so podpora življenja, izkoristijo lastnosti tekočine za prilagajanje in uspeh v različnih okoljih.

Po drugi strani je poznavanje vedenja tekočin bistvenega pomena. Strukture, ki oblikujejo civilizacijo. Od tod nastane zasnova cevi, namakalnih sistemov, civilnih konstrukcij, hlajenja, ogrevanja, avtomobilov, čolnov, letal, športnih člankov in še veliko več.

Mehanika tekočin še vedno delujejo od kopenskega okolja. Dejansko je Sonce, središče sončnega sistema, kolosalna masa plinaste tekočine, katere obstoj je odvisen od ravnotežja med gravitacijo in hidrostatičnim tlakom.

Zvezdna in planetarna magnetna polja so posledica gibanja električnih obremenitev in se modelirajo z dinamiko tekočine. Kolikor vemo, da ta načela veljajo tudi za vse zvezde, je torej mehanika tekočine disciplina univerzalne narave.

[TOC]

Kratka zgodba

Antika

Starodavne civilizacije, ki so uspevale na Bližnjem vzhodu in v vzhodni Evropi. Razkrili so jih v gradnji namakalnih kanalov in posod.

V tretjem stoletju pred našim.C.) oblikoval načela plovca in hidrostatičnega, kot veljavna kot zdaj.

Lahko vam služi: kakšna je entalpija treninga? (Z vajami)Syracuse Archimedes risba

Znano je, da so starodavni Rimljani postali opazni za upravljanje in prevoz vode za domačo in kmetijsko uporabo. Zgradili so kopalnice in mnogi njihovi akvadukti še vedno vstanejo.

Srednji vek in renesansa

Leonardo da Vinci risba

Tudi Arabci, ki so napadli Iberski polotok, so s seboj prinesli veliko znanja Grkov, ki so v praksi pri gradnji svojih zgradb.

Toda srednji vek je minil brez navideznega.

Moderna starost do danes

Blaise Pascal risba

Blaise Pascal (1623-1662) je bil francoski znanstvenik, ki se je v svojem času odpravil na številna področja znanja in osvetlil naravo tekočine z vzpostavitvijo okoli leta 1648, načelo, ki nosi njegovo ime in ustvarja hidravlično tiskovno. Nekaj ​​let pred evangelistom Torricelli (1608-1647) je prvi meril atmosferski tlak.

Toda Isaac Newton (1642-1727) je postavil temelje za pojave, povezane s tekočinami. Ne samo pri vzpostavljanju treh zakonov dinamike, ki veljajo za vse predmete z maso.

Isaac Newton eksperimentira s svetlobo

Newton je preučeval tudi viskoznost tekočin: v resnici obstaja Newtonov zakon o viskoznosti, ki ostaja v veljavi še danes.

Leta 1738 je švicarski matematik in fizični Daniel Bernoulli (1700-1782) uporabil ohranitev energije na idealno tekočino in oblikoval enačbo, ki nosi njegovo ime, in opisuje vedenje gibljivih tekočin. Hkrati sta Claude Navier (1785-1836) in George Stokes (1819-1903) razvila temeljne enačbe viskozne dinamike tekočine.

Daniel Bernoulli

Osborne Reynolds (1842-1912) je končal devetnajstega stoletja in preučil turbulenco in vzpostavil merilo za razlikovanje laminarnih in turbulentnih tokov.

Izhaja tudi dimenzijska analiza, ki se uporablja za tekočine, z Ludwig Prandtl (1875-1953) in številko Prandtl. Računalništvo je spodbujalo veliko bolj zapletene simulacije pretoka tekočine, ki je pogosto po naravi, vendar ga je težko opisati z razpoložljivimi analitičnimi modeli.

Lahko vam služi: Teorija velikega krčenja: Zgodovina, načela, podatki za in proti

Kaj študira mehaniko tekočine?

Mehanika tekočine preučuje vedenje tekočine in je razdeljeno na tri glavna področja:

• Statične tekočine ali tekočine za počitek.
• Tekoča kinematografija: Opišite gibanje tekočin.
• Dinamika tekočine, ki preučuje izvor omenjenega gibanja.

Te discipline veljajo za pline in tekočine, čeprav se izključna študija tega imenuje hidravlika. Hidrostatični na svojem delu, se nanaša na preučevanje tekočin v mirovanju in hidrodinamiko, ko se premikajo.

Reologija zajema znanje, povezano z deformacijami in pretokom snovi. Čeprav se šteje za del neprekinjene medijske mehanike, je tesno povezan s tekočinami, saj jih natančno zaznamuje njihova sposobnost pretoka.

Druge pomembne veje so aerodinamika, ki analizira pretok plinov, kot je zrak, pa tudi meteorologija, oceanografija in hidrologija.

Osnove mehanike tekočine

Pri opazovanju tekočin ugotovimo, da jih tvorijo atomi in molekule, ne tako povezani med seboj kot trdne snovi. Možno je slediti sledenju gibanja razširjenega, a končnega predmeta, vendar kako spremljati nešteto delcev v plinu ali tekočini?

Gostota, specifična teža in tlak

Odgovor je v teh ključnih konceptih: gostota in pritisk. Namesto da bi delali s posameznimi masami in utežmi, deluje z gostoto, ki je masa na enoto volumna. Povezana z gostoto je specifična teža, ki je teža tekočine na enoto prostornine.

In namesto sile je za tekočine značilna pritisk ki izvajajo na površinah, ki je opredeljena kot sila na enoto območja.

Goo

Opisuje trenje med plastmi tekočine, značilnost, ki določa, kako bo njegovo gibanje.

Lahko vam služi: Rutherford Atomski model: Zgodovina, poskusi, postulati

Načelo Archimeda

Načelo Archimeda je temeljno v hidrostatičnem. To navaja, da je popolnoma ali delno potopljeno telo v izkušnji tekočine v mirovanju.

Načelo Pascal

Ugotovi, da se tlak v nestisljivi tekočini znotraj posode prenaša iz ene točke v drugo enako z isto intenzivnostjo.

Bernoullijeva enačba

Je enakovreden ohranjanju mehanske energije, ki se uporablja na idealnem delu tekočine, ki kroži skozi cev.

Reynolds številka

Gre za brezdimenzijsko količino, ki se uporablja za razlikovanje med laminarnimi tokovi in ​​burno.

Številka Prandtl

To je brezdimenzionalna količina, ki označuje prenos toplote s konvekcijo v tok določene tekočine.

Uporaba mehanike tekočine

Sprva smo dali nepomemben seznam več aplikacij mehanike tekočine. Nato bomo na kratko poimenovali nekaj najpomembnejših:

Hidravlična stiskalnica

Hidravlična stiskalnica je stroj, ki temelji na načelu Pascal. Vir: Wikimedia Commons.

To je stroj, ki je sestavljen iz cevi z dvema različnima presekoma, polno nestisljive tekočine. Ko se sila nanese na bat v ozkem delu, se pomnoži ob izhodu večjega bata v širokem odseku.

Kompresorji

So stroji, ki povečujejo tlak v času, ko izpodrivajo določene stisljive tekočine, kot so plini. Na ta način jih prisilijo, da tečejo, medtem ko pridobijo energijo, ki jo lahko uporabimo za mehansko delo.

Turbine

Stroji, ki uporabljajo tekočino za vrtenje rezil ali propelerjev, ki tudi mehansko delajo.

Klimatske naprave

Ogrevani sistemi: ogrevanje in klimatska naprava temeljita na lastnostih tekočine za termializacijo okolja.

Reference

1. Cimbala, c. 2006. Mehanika tekočin, osnov in aplikacij. MC. Graw Hill.
2. Franzini, j. 1997. Mehanika tekočine z inženirskimi aplikacijami. 9na. Izdaja. McGraw Hill.
3. Mott, r.  2006. Mehanika tekočine. 4. Izdaja. Pearson Education.
4. Potter, m. Mehanika tekočine. 3. mesto. Izdaja. Thomson.
5. Tippens, str. 2011. Fizika: pojmi in aplikacije. 7. izdaja. McGraw Hill.