ፈሳሽ ተለዋዋጭነት - ችግሮች እና መፍትሄዎች

ፈሳሽ ተለዋዋጭነት - ችግሮች እና መፍትሄዎች

የቶሪሴሊ ቲዎሪ

1. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው በውሃ የተሞላ መያዣ እና ጉድጓድ አለ ። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ በዚያ ጉድጓድ ውስጥ የሚፈሰው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው?

የሚታወቅ፦

ቁመት (ሰ) = 85 ሴ.ሜ – 40 ሴ.ሜ = 45 ሴ.ሜ = 0.45 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግ ፡ የውሃ ፍጥነት (v)

መፍትሔው

የቶሪሴሊ ቲዎሪም እንደሚገልጸው ውሃው ከጉድጓዱ የሚወጣው በተመሳሳይ ፍጥነት አንድ ነገር ከተመሳሳይ ቁመት ሲወድቅ ነው። ቁመት (ሰ) = 85 ሴ.ሜ – 40 ሴ.ሜ = 45 ሴ.ሜ = 0.45 ሜትር

የውሃ ፍጥነት የሚሰላው የነጻ ውድቀት እንቅስቃሴን እኩልታ በመጠቀም ነው

v _t ² = 2 ግ

v _t ² = 2 ግ = 2(10)(0.45) = 9

v _t = √9 = 3 ሜ/ሰ

2. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው በውሃ የተሞላ መያዣ እና ጉድጓድ አለ ። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ በዚያ ጉድጓድ ውስጥ የሚፈሰው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

ቁመት (ሰ) = 1.5 ሜትር – 0.25 ሜትር = 1.25 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግ ፡ የውሃ ፍጥነት (v)

መፍትሔው

v _t ² = 2 ግ = 2(10)(1.25) = 25

v _t = √25 = 5 ሜ/ሰ

3. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው በውሃ የተሞላ መያዣ እና ጉድጓድ አለ ። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ በዚያ ጉድጓድ ውስጥ የሚፈሰው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

ቁመት (ሰ) = 1 ሜትር – 0.20 ሜትር = 0.8 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግ ፡ የውሃ ፍጥነት (v)

መፍትሔው

v _t ² = 2 ግ = 2(10)(0.8) = 16

v _t = √16 = 4 ሜ/ሰ

4. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው በውሃ የተሞላ መያዣ እና ጉድጓድ አለ ። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ በዚያ ጉድጓድ ውስጥ የሚፈሰው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

ቁመት (ሰ) = 20 ሴ.ሜ = 0.2 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ ²

የሚፈለግ ፡ የውሃ ፍጥነት (v)

መፍትሔው

5. ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው በውሃ የተሞላ መያዣ እና ሁለት ቀዳዳዎች አሉ ። የ x ₁ እና x ₂ ጥምርታ ስንት ነው?

መፍትሄ፤

ከጉድጓዱ 1 የሚወጣው ውሃ በነፃ የሚፈስበት የጊዜ ክፍተት፡

h = 1/2 በ ²

0.8 = 1/2 (10) t ²

0.8 = 5 ቲ ²

ቲ ² = 0.8 / 5 = 0.16

t = 0.4 ሰከንዶች

ከጉድጓዱ 2 የሚወጣው ውሃ በነፃ የሚፈስበት የጊዜ ክፍተት፡

h = 1/2 በ ²

0.5 = 1/2 (10) t ²

0.5 = 5 ቲ ²

ቲ ² = 0.5 / 5 = 0.1

t = √0.1 ሰከንድ

የአግድም ርቀት (x):

x ₁ = v ₁ t ₁ = (2)(0.4) = 0.8 ሜትር

x ₂ = v ₂ t ₂ = (√10)(√0.1) = (10)(0.1) = 1 ሜትር

_{የ x 1} እና x ₂ ጥምርታ

x _{1 ፡ x} 2 = 0.8፡ 1 = 8፡ 10 = 4 _{፡ 5}

የተከታታይነት እኩልታ

6. ውሃ የተለያየ ዲያሜትር ባለው ቱቦ ውስጥ ይፈሳል፣ ከ A ወደ B እና ከዚያም ወደ C። የ A ወደ C ጥምርታ 8፡3 ነው። በቧንቧ A ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት v ከሆነ በቧንቧ C ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

የኤ አካባቢ (ሀ)_A) = 8

የC ስፋት (A _C ) = 3

በቧንቧ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v _A ) = v

የሚፈለግ ፡ በቧንቧ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት C (v _C )

መፍትሔው

የተከታታይነት እኩልታ፡

ሀ _ሀ v _ሀ = ሀ _ሐ v _ሐ

8 v = 3 v _C

v _C = 8/3 v

7. 12 ሴ.ሜ ዲያሜትር ባለው ቧንቧ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት 10 ሴ.ሜ/ሰ ከሆነ፣ 8 ሴ.ሜ ዲያሜትር ባለው ቧንቧ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው?

የሚታወቅ፦

ዲያሜትር 1 (d ₁ ) = 12 ሴ.ሜ፣ ራዲየስ 1 (r ₁ ) = 6 ሴ.ሜ

ዲያሜትር 2 (d ₂ ) = 8 ሴ.ሜ፣ ራዲየስ 2 (r ₂ ) = 4 ሴ.ሜ

የውሃ ፍጥነት 1 (v ₁ ) = 10 ሴ.ሜ/ሰ

የሚፈለግ ፡ የውሃ ፍጥነት 2 (ምዕራፍ ₂ )

መፍትሔው

አካባቢ 1 (A ₁ ) = π r ² = π 6 ² = 36π ሴሜ ²

አካባቢ 2 (A ₂ ) = π r ² = π 4 ² = 16π ሴሜ ²

የተከታታይነት እኩልታ፡

ሀ ₁ v ₁ = ሀ ₂ v ₂

(36π)(10) = (16π) v ₂

(36)(10) = (16) v ₂

360 = (16) v ₂

v ₂ = 360/16

v ₂ = 22.5 ሴ.ሜ/ሰ

8. ውሃ የተለያየ ዲያሜትር ባለው ቱቦ ውስጥ ይፈሳል፣ ከታች ባለው ስእል እንደሚታየው። ስፋት 1 (A ₁ ) = 8 ሴ.ሜ ² ፣ A ₂ = 2 ሴ.ሜ ² እና በቧንቧ 2 ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት = v ₂ = 2 ሜ/ሰ ከሆነ በቧንቧ 1 ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው = v ₁ ።

የሚታወቅ፦

አካባቢ 1 (ሀ)₁) = 8 ሴ.ሜ²

አካባቢ 2 (A ₂ ) = 2 ሴ.ሜ ²

በቧንቧ 2 ውስጥ የውሃ ፍጥነት (v ₂ ) = 2 ሜ/ሰ

የሚፈለግ ፡ በቧንቧ 1 ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v ₁ )

መፍትሔው

የተከታታይነት እኩልታ፡

ሀ ₁ v ₁ = ሀ ₂ v ₂

8 v ₁ = (2)(2)

8 v ₁ = 4

v ₁ = 4/8 = 0.5 ሜ/ሰ

9. የትልቁ ቱቦ ዲያሜትር ከትንሹ ቱቦ ዲያሜትር 2 እጥፍ ከሆነ፣ በትናንሹ ቱቦ ላይ ያለው የፈሳሽ ፍጥነት ስንት ነው።

የሚታወቅ፦

የትልቁ ቧንቧ ዲያሜትር (መ)₁) = 2

የትልቁ ቧንቧ ራዲየስ (r1 ₎ = ½ d ₁ = ½ (2) = 1

የትልቁ ቧንቧ ቦታ ( A ₁ ) = π r ₁ ² = π (1) ² = π (1) = π

የትንሹ ቧንቧ ዲያሜትር (d ₂ ) = 1

የትንሹ ቧንቧ ራዲየስ (r2 ₎ = ½ d ₂ = ½ (1) = ½

የትንሹ ቧንቧ አካባቢ ( A ₂ ) = π r ₂ ² = π (1/2) ² = π (1/4) = ¼ π

በትልቁ ቱቦ ላይ ያለው የፈሳሽ ፍጥነት ( v ₁ ) = 4 ሜ/ሰ

የሚፈለግ ፡ በአነስተኛው ቧንቧ ላይ የፈሳሽ ፍጥነት ( v ₂ )

መፍትሔው

የተከታታይነት እኩልታ፡

ሀ ₁ v ₁ = ሀ ₂ v ₂

π 4 = ¼ π (v ₂ )

4 = ¼ (v ₂ )

v ₂ = 8 ሜ/ሰ

የበርኑሊ መርህ እና እኩልታዎች

10. ውሃ በ120 kP መጭመቂያ ወደ ታችኛው ቱቦ (1) በመግባት በ1 ሜ/ሰከንድ ፍጥነት ወደ ላይ ይፈሳል ። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ሜ/ ሰከንድ ሲሆን የውሃ ጥግግት ደግሞ 1000 ኪ.ግ/ሜ ^-3 ነው ። በላይኛው ቧንቧ ላይ ያለው የውሃ ግፊት ስንት ነው (II )።

የሚታወቅ፦

የታችኛው የቧንቧ ራዲየስ (r)₁) = 12 ሴ.ሜ

የታችኛው የቧንቧ ራዲየስ (r2 ₎ = 6 ሴ.ሜ

በታችኛው የቧንቧ መስመር ውስጥ የውሃ ግፊት (p ₁ ) = 120 kPa = 120,000 ፓስካል

በታችኛው የቧንቧ መስመር ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v ₁ ) = 1 ms ^-1

የታችኛው የቧንቧ ቁመት (ሰ ₁ ) = 0 ሜትር

የላይኛው የቧንቧ ቁመት (ሰ ₂ ) = 2 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ms ^-2

የውሃ ጥግግት = 1000 ኪ.ግ.ሜ ^-3

የሚፈለግ ፡ በቧንቧ 2 ውስጥ የውሃ ግፊት (ገጽ ₂ )

መፍትሔው

በቧንቧ 2 ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት የሚሰላው በተከታታይ እኩልታ ነው፡

በቧንቧ 2 ውስጥ ያለው የውሃ ግፊት የሚሰላው የበርኖሊ እኩልታ በመጠቀም ነው፡

11. ከመሬት በላይ 5 ሜትር ከፍታ ያለው ትልቅ ቱቦ እና ከመሬት በላይ 1 ሜትር ከፍታ ያለው ትንሽ ቱቦ። በትልቅ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት በሰዓት 36 ኪ.ሜ ሲሆን 9.1 x 10 ⁵ ፓ ግፊት ያለው ሲሆን ፣ በትናንሽ ቱቦ ውስጥ ያለው ግፊት ደግሞ 2.10 ⁵ ፓ ነው። በትናንሽ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት ስንት ነው ? የውሃ ጥግግት = 10 ³ ኪ.ግ/ሜ ³

የሚታወቅ፦

በትልቁ ቱቦ ውስጥ የውሃ ግፊት (p)₁) = 9.1 x 10⁵ ፓስካል = 910,000 ፓስካል

በትናንሽ ቱቦ ውስጥ የውሃ ግፊት (ገጽ ₂ ) = 2 x 10 ⁵ ፓስካል = 200,000 ፓስካል

በትልቅ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v ₁ ) = 36 ኪ.ሜ/ሰ = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 = 10 ሜ/ሰ

የትልቁ ቧንቧ ቁመት (ሰ ₁ ) = -4 ሜትር

የትንሹ ቱቦ ቁመት (ሰ ₂ ) = 0 ሜትር

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ms ^-2

የውሃ ጥግግት = 1000 ኪ.ግ/ሜ ³

የሚፈለግ፡- በትንሽ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v ₂ )

መፍትሔው

በትንሽ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v ₂ ) የሚሰላው የበርኖሊ እኩልታ በመጠቀም ነው

12. 15 ሴ.ሜ ራዲየስ ያለው ቧንቧ ከሌላ 5 ሴ.ሜ ራዲየስ ጋር የተገናኘ ። ሁለቱም በአግድም አቀማመጥ ላይ ናቸው። በትልቁ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍሰት ፍጥነት በ10 ⁵ N/ m2 ግፊት 1 ሜ/ሰ ነው ። ^በትንሿ ቱቦ ላይ ያለው የውሃ ግፊት ስንት ነው (1 ግ ሴ.ሜ ^-3 )

የሚታወቅ፦

የትልቁ ቧንቧ ራዲየስ (r ₁ ) = 15 ሴ.ሜ = 0.15 ሜትር

የትንሹ ቧንቧ ራዲየስ (r2 ₎ = 5 ሴ.ሜ = 0.05 ሜትር

በትልቅ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ግፊት (p ₁ ) = 10 ⁵ N m ^-2 = 100.000 N m ^-2

በትልቁ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት (v ₁ ) = 1 ms ^-1

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ms ^-2

የውሃ ጥግግት = 1 ግራም ሴሜ ^-3 = 1000 ኪ.ግ ሜ ^-3

የቁመት ልዩነት (Δh) = 0።

የሚፈለግ ፡ በትንሽ ቱቦ ውስጥ ያለው ግፊት (ገጽ ₂ )

መፍትሔው

በቧንቧ 2 ውስጥ ያለው የውሃ ፍጥነት የሚሰላው የተከታታይነት እኩልታ በመጠቀም ነው፡

በትንሽ ቱቦ ውስጥ ያለው የውሃ ግፊት (ገጽ ₂ ) የሚሰላው የበርኖሊ እኩልታ በመጠቀም ነው

1. ፈሳሽ ተለዋዋጭነት ምንድን ነው?
   • መልስ: የፈሳሽ ተለዋዋጭነት የፈሳሾችን (ፈሳሾችን እና ጋዞችን) እንቅስቃሴ እና በእነሱ ላይ የሚንቀሳቀሱ ኃይሎችን የሚያጠና የፊዚክስ ቅርንጫፍ ነው። ፈሳሾች እንዴት እንደሚፈሱ፣ ከጠንካራ ወሰኖች ጋር እንዴት እንደሚገናኙ እና እርስ በእርስ እንዴት እንደሚነኩ የሚገልጹትን መርሆዎች እና እኩልታዎች ያካትታል።
2. በላሚናር እና በተለዋዋጭ ፍሰት መካከል ያለው ልዩነት ምንድነው?
   • መልስ: የላሚናር ፍሰት በሥርዓት መንገዶች በሚንቀሳቀሱ ለስላሳ እና ትይዩ የፈሳሽ ንብርብሮች ይታወቃል። በሌላ በኩል ደግሞ የተዘበራረቀ ፍሰት ትርምስ አለው፣ ከኤዲዎች፣ ከሽክርክሪቶች እና ፈጣን መለዋወጥ ጋር። ተርቡሌሽን በአጠቃላይ በከፍተኛ ፍጥነት ወይም ባልተስተካከለ ቅርጽ ባላቸው ቻናሎች ውስጥ ይከሰታል።
3. የ viscosity ጽንሰ-ሀሳብ በፈሳሽ ተለዋዋጭነት ውስጥ እንዴት አስፈላጊ ነው?
   • መልስ: viscosity የአንድ ፈሳሽ የመቁረጥ ወይም የፍሰት መቋቋምን ይለካል። ከፍተኛ viscosity ፈሳሾች (እንደ ማር) ከዝቅተኛ viscosity ፈሳሾች (እንደ ውሃ) በላይ ፍሰትን ይቋቋማሉ። በፈሳሽ ተለዋዋጭነት፣ viscosity የፈሳሽ ፍሰትን፣ የኃይል መበታተን እና የመጎተት ኃይሎችን ባህሪ በመወሰን ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል።
4. የቤርኖሊ መርህ ምንድን ነው?
   • መልስ: የበርኖሊ መርህ እንደሚገልጸው በተረጋጋ ፍሰት ውስጥ የግፊት ጉልበት፣ የኪነቲክ ኃይል እና በአንድ አሃድ መጠን ያለው እምቅ ኃይል ድምር ቋሚ ሆኖ ይቆያል። በተለይም የፈሳሹ ፍጥነት ከፍተኛ በሚሆንበት ጊዜ ግፊቱ ዝቅተኛ እና በተቃራኒው።
5. በአየር ላይ የሚነሳው የሊፍት መርህ ከፈሳሽ ተለዋዋጭነት ጋር እንዴት ይዛመዳል?
   • መልስ: በአውሮፕላን ክንፍ ላይ ያለው ማንሻ የበርኖሊን መርህ እና የኒውተንን ሶስተኛ ህግ በመጠቀም ሊገለጽ ይችላል። አየር በክንፉ ላይ ሲፈስ፣ ከታች ካለው በላይኛው ክፍል ይልቅ በተጠማዘዘው የላይኛው ወለል ላይ በፍጥነት ይንቀሳቀሳል፣ ይህም የግፊት ልዩነት ይፈጥራል። ይህ የግፊት ልዩነት፣ በክንፉ አየር ወደ ታች ከመዞር ጋር ተዳምሮ፣ ወደ ላይ የሚወጣ ኃይል ወይም ማንሳት ያስከትላል።
6. በፈሳሽ ተለዋዋጭነት ውስጥ የተከታታይነት እኩልታ ምንድን ነው?
   • መልስ: የተከታታይነት እኩልታ የአንድ ፍሰት የመስቀለኛ ክፍል ስፋት (A) እና ፍጥነቱ (v) ውጤት በቋሚ ፍሰት ውስጥ በዥረት መስመር ላይ ቋሚ ሆኖ እንደሚቆይ ይገልጻል። በሂሳብ፣ A₁​v_1​=A₂​v₂​የት A_1​ ና A₂​ መስቀለኛ ክፍል ያላቸው ቦታዎች ናቸው እና v₁​ ና v_2​ በዥረቱ መስመር ላይ በሁለት ነጥቦች ላይ ያሉት ፍጥነቶች ናቸው።
7. የሬይኖልድስ ቁጥር በፈሳሽ ተለዋዋጭነት ውስጥ ምን ሚና ይጫወታል?
   • መልስ: የሬይኖልድስ ቁጥር በፈሳሽ ተለዋዋጭነት ውስጥ የፍሰት ስርዓትን (ላሚናር፣ ሽግግር ወይም ማዕበል) ለመተንበይ የሚረዳ ልኬት የሌለው ብዛት ነው። እንደ ፈሳሽ ፍጥነት፣ የባህሪ ርዝመት እና የፈሳሽ ባህሪያት ባሉ ነገሮች ላይ የተመሰረተ ሲሆን።
8. የመጎተት ኃይል በፈሳሽ ውስጥ በሚንቀሳቀሱ ነገሮች ላይ እንዴት ይሠራል?
   • መልስ: የመጎተት ኃይል የአንድ ነገር በፈሳሽ ውስጥ የሚያደርገውን እንቅስቃሴ ይቃወማል። የሚፈጠረው በፈሳሹ ዝልግልግ መቋቋም እና በነገሩ ዙሪያ ባለው የግፊት ልዩነት ምክንያት ነው። የመጎተት መጠን እና ተፈጥሮ እንደ የነገሩ ቅርፅ፣ ሸካራነት፣ ፍጥነት እና የፈሳሹ ባህሪያት ባሉ ነገሮች ላይ የተመሰረተ ነው።
9. የቬንቱሪ ተጽእኖ ምንድነው?
   • መልስ: የቬንቱሪ ተጽእኖ የሚያመለክተው አንድ ፈሳሽ በቧንቧ በተጣበቀ ክፍል ውስጥ ሲፈስ የሚከሰተውን የፈሳሽ ግፊት መቀነስ ነው። የፈሳሹ ፍጥነት በተጣበቀው ክፍል ውስጥ ሲጨምር (በጅምላ ጥበቃ ምክንያት)፣ ግፊቱ በበርኑሊ መርህ መሰረት ይቀንሳል።
10. በጠባብ የቧንቧ ወይም የቻናል ክፍል ውስጥ ሲፈስ ፈሳሽ ለምን ፍጥነት ይጨምራል?

• መልስ: ይህ ባህሪ የጅምላ ቁጠባ መርህን በመጠቀም ሊገለጽ ይችላል። በተረጋጋ ፍሰት ውስጥ፣ ወደ ቧንቧ ክፍል የሚገባው የፈሳሽ መጠን ከሚወጣው መጠን ጋር እኩል መሆን አለበት። ቧንቧው ጠባብ ከሆነ፣ ፈሳሹ ተመሳሳይ መጠን በተወሰነ ጊዜ ውስጥ እንዲያልፍ ፍጥነት መጨመር አለበት።