Βασικά μαθήματα φυσικής

Άρθρο σχετικά με την εξίσωση Poiseuilles

Η εξίσωση Poiseuille ανακαλύφθηκε από τον Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869). Όπως εξηγήθηκε, κάθε ρευστό μπορεί να θεωρηθεί ως ιδανικό ρευστό. Το ιδανικό ρευστό δεν έχει ιξώδες. Αν υποθέσουμε ότι ένα ιδανικό ρευστό ρέει σε έναν σωλήνα, κάθε μέρος του ρευστού κινείται με τον ίδιο ρυθμό (v). Σε αντίθεση με το ιδανικό ρευστό, το πραγματικό ρευστό που συναντάμε στην καθημερινή ζωή έχει ιξώδες. Επειδή έχει ιξώδες, τότε όταν ρέει σε έναν σωλήνα, για παράδειγμα, ο ρυθμός κάθε μέρους του ρευστού ποικίλλει. Το στρώμα ρευστού που βρίσκεται στη μέση κινείται πιο γρήγορα (βαθύ v), αντίθετα, το στρώμα ρευστού που είναι προσαρτημένο στον σωλήνα δεν κινείται (v = 0). Έτσι, από τη μέση προς την άκρη του σωλήνα, κάθε μέρος του ρευστού κινείται με διαφορετικούς ρυθμούς. Για να διευκολύνετε την κατανόησή σας, παρατηρήστε την παρακάτω εικόνα.

Διαβάστε περισσότερα

Τα ρευστά, τόσο τα υγρά όσο και τα αέρια υλικά διαφορετικών τύπων, έχουν διαφορετικά επίπεδα ιξώδους. Το ιξώδες είναι η τριβή μεταξύ των μορίων που αποτελούν ένα ρευστό. Έτσι, τα μόρια σχηματίζουν τριβή ρευστού όταν το ρευστό ρέει. Στα υγρά, το ιξώδες προκαλείται από δυνάμεις συνοχής (ελκτικές δυνάμεις μεταξύ παρόμοιων μορίων). Ενώ στα αέρια υλικά, το ιξώδες προκαλείται από συγκρούσεις μεταξύ μορίων.

Το υγρό ρευστό ρέει πιο εύκολα, για παράδειγμα, το νερό. Αντίθετα, το παχύρρευστο ρευστό ρέει πιο δύσκολα, για παράδειγμα, το λιπαντικό. Μπορείτε να το αποδείξετε ρίχνοντας νερό και λιπαντικό σε μια κεκλιμένη επιφάνεια. Το νερό ρέει πιο γρήγορα από το λάδι. Το επίπεδο ιξώδους του ρευστού εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του υγρού, τόσο λιγότερο ιξώδες είναι το υγρό. Για παράδειγμα, όταν μια μητέρα τηγανίζει ψάρι στην κουζίνα, το μαγειρικό λάδι που αρχικά πήζει γίνεται πιο υγρό όταν θερμαίνεται. Αντίθετα, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία μιας αέριας ουσίας, τόσο πιο παχύρρευστη είναι η αέρια ουσία.

Διαβάστε περισσότερα

Δύναμη Συνοχής και Πρόσφυσης

Η δύναμη συνοχής είναι μια δύναμη έλξης μεταξύ μορίων σε μια παρόμοια ουσία, ενώ μια δύναμη έλξης μεταξύ μορίων μιας άνισης ουσίας ονομάζεται Δύναμη Προσκόλλησης. Για παράδειγμα, ρίχνουμε νερό σε ένα ποτήρι. Η συνοχή συμβαίνει όταν τα μόρια του νερού έλκονται μεταξύ τους, ενώ η προσκόλληση συμβαίνει όταν τα μόρια του νερού και τα μόρια του γυαλιού έλκονται μεταξύ τους.

Διαβάστε περισσότερα

Έχετε παίξει ποτέ σαπουνόφουσκες; Στρογγυλές σαπουνόφουσκες. Αστείο. Μπορεί να φυσήξει. Αφού πετάξει, οι σαπουνόφουσκες σκάνε. Ουάου, είναι διασκεδαστικό, ένα παιδικό παιχνίδι. Γιατί η σαπουνόφουσκα είναι στρογγυλή;

Σε παρακαλώ ξύπνα το πρωί και μετά πρόσεξε τα φύλλα γύρω από το σπίτι. Παρατήρησε τις σταγόνες δροσιάς που είναι κολλημένες στα φύλλα. Είναι παράξενο. Οι σταγόνες δροσιάς είναι στρογγυλές. Πώς γίνεται να είναι έτσι;

Η επιφανειακή τάση εμφανίζεται επειδή η επιφάνεια του υγρού τείνει να σφίγγεται έτσι ώστε η επιφάνεια να μοιάζει με λεπτή μεμβράνη. Αυτό επηρεάζεται από τη δύναμη συνοχής μεταξύ των μορίων του νερού. Για να κατανοήσετε καλύτερα αυτήν την εξήγηση, σκεφτείτε το ακόλουθο παράδειγμα. Εξετάζουμε το υγρό σε ένα δοχείο.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο για την αρχή του Αρχιμήδη

Ένα πλοίο με τεράστια μάζα δεν βυθίζεται, ενώ μια πέτρα που έχει μικρό μέγεθος μπορεί να βυθιστεί. Γιατί συμβαίνει αυτό; Η απάντηση είναι απλή αν κατανοήσετε την έννοια της άνωσης και την αρχή του Αρχιμήδη.

Στην καθημερινή ζωή, θα διαπιστώσουμε ότι τα αντικείμενα που εισάγονται σε ένα ρευστό, όπως μια πέτρα, έχουν μικρότερο βάρος από ό,τι όταν αντικείμενα δεν βρίσκονται στο υγρό. Μπορεί να δυσκολεύεστε να σηκώσετε μια πέτρα από το έδαφος, αλλά η ίδια πέτρα ανυψώνεται αβίαστα από τον πυθμένα του θαλασσινού νερού. Αυτό οφείλεται στην άνωση. Η άνωση εμφανίζεται λόγω των διαφορών στην πίεση του ρευστού σε διαφορετικά βάθη. Η πίεση του ρευστού αυξάνεται με το βάθος, όσο πιο παχύ είναι το ρευστό, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση του ρευστού. Όταν ένα αντικείμενο εισάγεται στο ρευστό, θα υπάρχει διαφορά πίεσης μεταξύ του ρευστού στην κορυφή του αντικειμένου και του ρευστού στον πυθμένα του αντικειμένου. Το ρευστό που βρίσκεται στον πυθμένα του αντικειμένου έχει υψηλότερη πίεση από το ρευστό στην κορυφή του αντικειμένου.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο για την αρχή του Πασκάλ

Πώς χρησιμοποιείται η αρχή λειτουργίας ενός υδραυλικού ανυψωτήρα για την ανύψωση ενός αυτοκινήτου; Ποια είναι η αρχή λειτουργίας των υδραυλικών φρένων όταν χρησιμοποιούνται για τη μείωση της ταχύτητας του αυτοκινήτου; Παρακαλώ μάθετε την Αρχή του Pascal για να την κατανοήσετε.

Κάθε υγρό ασκεί πάντα πίεση σε όλα τα αντικείμενα που έρχονται σε επαφή με αυτό. Το νερό που βάζουμε στο ποτήρι θα ασκήσει πίεση στο γυάλινο τοίχωμα. Ομοίως, αν κάνουμε μπάνιο σε πισίνα ή θαλασσινό νερό, το νερό της πισίνας ή το θαλασσινό νερό ασκεί επίσης πίεση σε ολόκληρο το σώμα μας.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με την πίεση στα υγρά

Στη φυσική, η πίεση ορίζεται ως η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας, όπου η κατεύθυνση της δύναμης είναι κάθετη στην επιφάνεια. Μαθηματικά, η πίεση εκφράζεται από την εξίσωση P = F / A, όπου P = πίεση, F = δύναμη και A = επιφάνεια. Η μονάδα δύναμης (F) είναι το Newton (N), η μονάδα επιφάνειας είναι το τετραγωνικό μέτρο (m ² ). Επειδή η πίεση είναι η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας, η μονάδα πίεσης είναι N/m ² . Ένα άλλο όνομα για το N/m ² είναι το Pascal (Pa). Ο Pascal χρησιμοποιήθηκε ως μονάδα πίεσης προς τιμήν του Blaise Pascal.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με την πυκνότητα και το ειδικό βάρος

Πυκνότητα

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό μιας ουσίας είναι η πυκνότητα. Η πυκνότητα είναι ο λόγος της μάζας προς τον όγκο. Μαθηματικά γράφεται:

ρ = m / V

Το ρ (rho) είναι ένα ελληνικό γράμμα που χρησιμοποιείται συνήθως για να εκφράσει την πυκνότητα, το m είναι η μάζα και το V ο όγκος. Η πυκνότητα ενός ομοιογενούς ρευστού διαφέρει από την πυκνότητα ενός ομοιογενούς στερεού. Ο σίδηρος, για παράδειγμα, έχει την ίδια πυκνότητα σε κάθε μέρος. Στην ατμόσφαιρα της Γης, όσο υψηλότερη είναι η ατμόσφαιρα από την επιφάνεια της Γης, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητά του, ενώ για το θαλασσινό νερό, όσο βαθύτερο είναι το θαλασσινό νερό, τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητά του. Η πυκνότητα ενός ομοιογενούς ρευστού μπορεί να εξαρτάται από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία και η πίεση.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με τις εφαρμογές της αρχής Bernoullis και της εξίσωσης Bernoullis

Θεώρημα του Τοριτσέλι

Μία από τις χρήσεις της εξίσωσης Bernoulli είναι ο υπολογισμός της ταχύτητας εξόδου ενός υγρού από τον πυθμένα ενός δοχείου (βλ. σχήμα).

Εφαρμόζουμε την εξίσωση Bernoulli στο σημείο 1 (επιφάνεια του δοχείου) και στο σημείο 2 (επιφάνεια της οπής). Επειδή η διάμετρος της οπής στον πυθμένα του δοχείου είναι πολύ μικρότερη από τη διάμετρο του δοχείου, η ταχύτητα του υγρού στην επιφάνεια του δοχείου θεωρείται μηδέν (v1 ₌ 0). Η επιφάνεια του δοχείου και η επιφάνεια της οπής είναι ανοιχτές έτσι ώστε η πίεση να είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση (P1 ₌ P2 ₎ . Έτσι, η εξίσωση Bernoulli για αυτήν την περίπτωση είναι:

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με την αρχή και την εξίσωση Bernoullis

Όταν οδηγούμε μοτοσικλέτα, τα ρούχα που φοράμε είναι πρησμένα προς τα πίσω. Μερικές φορές, αν φυσάει δυνατά, η πόρτα μπορεί να κλείσει μόνη της. Αν και ο άνεμος φυσάει έξω από το σπίτι, ενώ η πόρτα βρίσκεται μέσα στο σπίτι.

Αυτό μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας την αρχή του Μπερνούλι. Ο Ντάνιελ Μπερνούλι (1700-1782) ανακάλυψε μια αρχή που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει το παραπάνω φαινόμενο.

Η αρχή του Μπερνούλι

Διαβάστε περισσότερα