História mechanika tekutín, aké štúdie, základy

Ten tekutina Je to odvetvie mechaniky venovanej štúdiu vlastností a správania tekutín, či už kvapaliny alebo plynov. Je založená na princípoch Newton's Newtonian Mechanics: Newtonove zákony, ochrana energie a dynamika.

V inžinierskych a životných vedách majú tekutiny hlavnú úlohu. Vzduch a voda, ktoré nás obklopujú a ktoré podporujú život, sú tekuté, ako aj krv a iné tekutiny v ľudskom tele a zvieratách.

Mechanika tekutín študuje správanie plynov a kvapalín, ako je voda. Zdroj: Pixabay.

Vzduchové prúdy a vodné prúdy sú faktory, ktoré určujú podnebie a charakteristiky ekosystémov, ktoré sú domáce bytosti. Rastliny, ktoré sú podporou života, využívajú kvality tekutín na prispôsobenie a prosperovanie v rôznych prostrediach.

Na druhej strane, poznanie správania tekutín je nevyhnutné v návrhu. Štruktúry, ktoré formujú civilizáciu. Odtiaľ vzniká konštrukcia potrubí, zavlažovacích systémov, občianskych konštrukcií, chladenia, kúrenia, automobilov, lodí, lietadiel, športových článkov a oveľa viac.

Mechanika tekutí. Slnko, stred slnečnej sústavy, je skutočne kolosálna hmotnosť plynnej tekutiny, ktorej existencia závisí od rovnováhy medzi gravitáciou a hydrostatickým tlakom.

Hviezdne a planétové magnetické polia sú dôsledkom pohybu elektrického zaťaženia a sú modelované dynamikou tekutín. Pokiaľ vieme, tieto princípy platia aj pre všetky hviezdy, preto je tekutá mechanika disciplínou univerzálnej povahy.

[TOC]

Krátky príbeh

Starovek

Staroveké civilizácie, ktoré prosperovali na Blízkom východe a východnej Európe, mali solídne vedomosti o správaní tekutín. Boli odhalené pri výstavbe zavlažovacích kanálov a plavidiel.

V treťom storočí pred Kristom fyzik Archimedes of Syrakúzy (287-212 až.C.) sformulovali princípy plavákov a hydrostatické, ako platné ako teraz.

Môže vám slúžiť: Čo je to školenie Entalpy? (S cvičeniami)Kreslenie Syrakúz Archimedes

Je známe, že starí Rimania sa stali pozoruhodnými pre riadenie a prepravu vôd pre domáce a poľnohospodárske použitie. Postavili kúpeľne a mnoho z ich akvaduktov sa stále postaví.

Stredovek a renesancia

Kresba Leonardo da Vinci

Aj Arabi, ktorí napadli Pyrenejský polostrov.

Ale stredoveku prešli bez zjavného.

Moderný vek dodnes

Kresba Blaise Pascal

Blaise Pascal (1623-1662) bol francúzsky vedec, ktorý sa pustil do mnohých oblastí vedomostí vo svojej dobe a vrhol nové svetlo na povahu tekutín založením okolo roku 1648, princíp, ktorý nesie jeho meno a vytvárajú hydraulický tlače. Niekoľko rokov predtým, ako bol evanjelista Torricelli (1608-1647) prvý, ktorý zmeral atmosférický tlak.

Ale to bol Isaac Newton (1642-1727), ktorý položil základy javov spojených s tekutkami. Nielen pri stanovovaní troch zákonov dynamiky, ktoré sa vzťahujú na všetky objekty s hmotnosťou.

Isaac Newton Experimentuje so svetlom

Newton tiež študoval viskozitu tekutín: v skutočnosti existuje Newtonov zákon pre viskozitu, ktorý zostáva dnes v platnosti.

V roku 1738 švajčiarsky matematik a fyzikálny Daniel Bernoulli (1700-1782) aplikoval ochranu energie na ideálnu tekutinu a formuloval rovnicu, ktorá nesie jeho meno a opisuje správanie pohyblivých tekutín. Zároveň Claude Navier (1785-1836) a George Stokes (1819-1903) vyvinuli základné rovnice viskóznej dynamiky tekutín.

Daniel Bernoulli

Osborne Reynolds (1842-1912), ktorý skončil devätnásty storočie.

Vyvstáva aj rozmerová analýza aplikovaná na tekutiny, s Ludwigom Prandtl (1875-1953) a číslom Prandtl. Výpočet podporoval oveľa zložitejšie simulácie toku tekutín, častý, ale je ťažké charakterizovať s dostupnými analytickými modelmi.

Môže vám slúžiť: Veľká teória kríz: História, princípy, údaje pre a proti

Aké štúdie mechaniky tekutín?

Mechanika tekutín študuje správanie tekutín a je rozdelená do troch hlavných oblastí:

• Statické tekutiny alebo odpočinkové tekutiny.
• Kinematika tekutín: Opíšte pohyb tekutín.
• Dynamika tekutín, ktorá študuje pôvod uvedeného pohybu.

Tieto disciplíny sa vzťahujú na plyny a tekutiny, hoci ich výhradná štúdia sa nazýva hydraulika. Hydrostatický, pokiaľ ide o štúdium pokojových kvapalín a hydrodynamiky, keď sa pohybujú.

Reológia sa týka vedomostí týkajúcich sa deformácií a tok hmoty. Aj keď sa považuje za súčasť kontinuálnej mediálnej mechaniky, úzko súvisí s tekutkami, pretože tieto sa charakterizujú presne podľa ich schopnosti prúdiť.

Ďalšími dôležitými vetvami sú aerodynamika, ktorá analyzuje tok plynov, ako je vzduch, ako aj meteorológia, oceánografia a hydrologia.

Základy mechaniky tekutín

Pri pozorovaní tekutín sa zistilo, že sú tvorené atómami a molekulami, nie tak, ako sú navzájom spojené ako tuhé. Je možné sledovať cestu pohybu rozšíreného, ​​ale konečného objektu, ale ako monitorovať nespočetné častice v plyne alebo kvapaline?

Hustota, špecifická hmotnosť a tlak

Odpoveď je v týchto kľúčových konceptoch: hustota a tlak. Namiesto práce s jednotlivými hmotnosťami a hmotnosťami pracuje s hustotou, čo je hmotnosť na jednotku objemu. Súvisí s hustotou je špecifická hmotnosť, ktorá je hmotnosťou tekutiny na jednotku objemu.

A namiesto sily sa tekutiny vyznačujú tlak ktoré vyvíjajú na povrchy, ktoré sú definované ako sila na jednotku plochy.

Hrebeň

Popisuje trenie medzi vrstvami tekutiny, čo je charakteristika, ktorá určuje, ako bude jej pohyb.

Môže vám slúžiť: Rutherford Atomic Model: História, experimenty, postuláty

Archimedesov princíp

Princíp Archimedes je základný v hydrostatickom. To uvádza, že úplne alebo čiastočne ponorené telo v pokojovej kvapaline.

Zásada Pascal

Stanovuje, že tlak v nestlačiteľnej tekutine v nádobe sa prenáša z jedného bodu na druhý z toho istého s rovnakou intenzitou.

Bernoulli rovnica

Je ekvivalentný zachovaniu mechanickej energie aplikovanej na ideálnu časť tekutiny, ktorá cirkuluje cez potrubie.

Reynoldsovo číslo

Je to bezrozmerné množstvo používané na rozlíšenie laminárnych tokov a turbulentných.

Prandtl číslo

Je to bezrozmerné množstvo, ktoré charakterizuje prenos tepla konvekciou do toku určitej tekutiny.

Aplikácie tekutej mechaniky

Najprv sme uviedli nedôležitý zoznam viacerých aplikácií mechaniky tekutín. Ďalej stručne pomenujeme niektoré z najrelevantnejších:

Hydraulický lis

Hydraulický tlač je stroj založený na princípe Pascal. Zdroj: Wikimedia Commons.

Je to stroj, ktorý pozostáva z trubice s dvoma rôznymi prierezmi, plnými nestlačiteľnej tekutiny. Ak sa sila aplikuje na piest v úzkej sekcii, vynásobí sa pri výstupe z väčšieho piest v širokom úseku.

Kompresory

Sú to stroje, ktoré zvyšujú tlak v čase, keď vytesňujú určité komprimovateľné tekutiny, napríklad plyny. Týmto spôsobom ich nútia prúdiť, zatiaľ čo získavajú energiu, ktorá sa dá použiť na mechanickú prácu.

Turbíny

Stroje, ktoré používajú tekutinu na otáčanie čepelí alebo vrtule, ktoré tiež robia mechanickú prácu.

Klimatizácie

Vyhrievané systémy: vykurovanie a klimatizácia, sú založené na vlastnostiach tekutín na termalizáciu prostredia.

Odkazy

1. Cimbala, C. 2006. Mechanika tekutín, základov a aplikácií. MC. Graw Hill.
2. Franzini, J. 1997. Tekutá mechanika s inžinierskymi aplikáciami. 9NA. Vydanie. McGraw Hill.
3. Mott, r.  2006. Tekutina. 4. Vydanie. Pearson Vzdelanie.
4. Potter, m. Tekutina. Tretí. Vydanie. Thomson.
5. Tippens, P. 2011. Fyzika: Koncepty a aplikácie. 7. vydanie. McGraw Hill.