流体力学は、その限界を移動する流体の流体との相互作用の運動の研究に焦点を当てた油圧の一部です。その語源については、単語の起源はラテン語の流体力学にあります。
流体力学の名前は、ダニエル・ベルヌーイによるものです。彼は流体力学研究を実施した最初の数学者の1人であり、1738年に彼の作品Hydrodynamicaで発表しました。動いている体液は、静脈を循環する血液や、肺を流れる空気など、人体に見られます。
流体はまた、日常生活とエンジニアリングの両方で多くの用途に見られます。たとえば、給水管、ガス管など。
これらすべてについて、物理学のこの分野の重要性は明白に思われます。その用途が健康、エンジニアリング、建設の分野で見つかるのは言うまでもありません。
一方、流体の研究を扱う場合、一連のアプローチの科学的部分としての流体力学を明確にすることが重要です。
アプローチ
動きのある流体を研究する場合、その分析を容易にする一連の近似を実行する必要があります。
このように、流体は不可解であると考えられ、したがって、流体の密度は圧力の変化の下で変化しないままです。さらに、粘性流体のエネルギー損失は無視できると想定されています。
最後に、流体の流れは定常状態で発生すると想定されています。つまり、同じポイントを通過するすべてのパーティクルの速度は常に同じです。
流体力学の法則
流体の動きを支配する主な数学的法則、および考慮すべき最も重要な量は、次のセクションにまとめられています。
連続方程式
実際には、連続方程式は質量保存の方程式です。次のように要約できます。
パイプと2つのセクションS 1およびS 2が与えられた場合、液体はそれぞれ速度V 1およびV 2で循環します。
2つのセクションを接続するセクションが入力または消費を生成しない場合、時間単位で最初のセクションを通過する液体の量（いわゆるマスフロー）は、 2番目のセクション。
この法則の数式は次のとおりです。
v 1 ∙S 1 = v 2 ∙S 2
ベルヌーイの原理
この原理は、閉じた導管を通って循環している理想的な流体（摩擦や粘性がない）は、常にその経路に一定のエネルギーを持っていることを確立します。
ベルヌーイの方程式は、彼の定理の数学的な表現にすぎず、次のように表されます。
v 2 ∙ƿ/ 2 + P +ƿ∙g∙z =定数
この式では、vは考慮されるセクションを通る流体の速度を表します。ƿは流体の密度、Pは流体の圧力、gは重力加速度の値、zは方向の高さです。重力。
Torricelliの法則
Torricelliの定理、Torricelliの法則、またはTorricelliの原理は、特定のケースに対するベルヌーイの原理の適応で構成されています。
特に、それは、重力の力の下で、それが小さな穴を通過するとき、容器に封入された液体がどのように振る舞うかを研究します。
原理は次のように述べることができます。オリフィスのある容器内の液体の変位速度は、液体が存在するレベルから、これは穴の重心です。
数学的には、最も単純なバージョンでは、次のように要約されます。
V r =√2gh
この方程式では、V rは液体が穴を離れるときの平均速度、gは重力加速度、hは穴の中心から液体の表面の平面までの距離です。
用途
流体力学的用途は、日常生活のほか、エンジニアリング、建設、医療など、さまざまな分野で見られます。
このように、流体力学はダムの設計に適用されます。たとえば、同じもののレリーフを研究したり、壁に必要な厚さを知ったりします。
同様に、運河や水道の建設、または住宅の給水システムの設計にも使用されます。
これは、航空、飛行機の離陸に有利な条件の研究、船体の設計に応用できます。
運動が解決されました
1.30∙10 3 Kg / m 3の密度の液体が循環するパイプは、初期の高さz 0 = 0 mで水平に流れます。障害物を克服するために、パイプはz 1 = 1.00 mの高さまで上昇します。パイプの断面は一定のままです。
下のレベルの圧力（P 0 = 1.50 atm）がわかっているので、上のレベルの圧力を決定します。
ベルヌーイの原理を適用することで問題を解決できるため、次のことを行う必要があります。
v 1 2 ∙ƿ/ 2 + P 1 +ƿ∙g∙z 1 = v 0 2 ∙ƿ/ 2 + P 0 +ƿ∙g∙z 0
速度は一定であるため、次のように減少します。
P 1 +ƿ∙g∙z 1 = P 0 +ƿ∙g∙z 0
置き換えてクリアすると、以下が得られます。
P 1 = P 0 +ƿ∙g∙z 0 -ƿ∙g∙z 1
P 1 = 1.50∙1.01∙10 5 + 1.30∙10 3 ∙9.8∙0- 1.30∙10 3 ∙9.8∙1 = 138760 Pa
参考文献
- 流体力学。（nd）。ウィキペディアで。2018年5月19日、es.wikipedia.orgから取得。
- Torricelliの定理。（nd）。ウィキペディアで。2018年5月19日、es.wikipedia.orgから取得。
- バチェラー、GK（1967）。流体力学入門。ケンブリッジ大学出版局。
- Lamb、H.（1993）。流体力学（第6版）。ケンブリッジ大学出版局。
- モット、ロバート（1996）。応用流体力学（第4版）。メキシコ：ピアソン教育。