Nā dinamika wai - nā pilikia a me nā hoʻonā

Nā dinamika wai - nā pilikia a me nā hoʻonā

Ke kumumanaʻo o Torricelli

1. He pahu i piha i ka wai a aia kahi lua , e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. Inā he 10 ms ^-2 ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi , he aha ka wikiwiki o ka wai ma o kēlā lua?

ʻIke ʻia:

Kiʻekiʻe (h) = 85 kenimika – 40 kenimika = 45 kenimika = 0.45 mika

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s ²

Makemake ʻia: Ka wikiwiki o ka wai (v)

Lōlā:

ʻŌlelo ke kumumanaʻo o Torricelli e haʻalele ka wai i ka lua me ka wikiwiki like me ka hāʻule manuahi ʻana o kahi mea mai ke kiʻekiʻe like. Kiʻekiʻe (h) = 85 kenimika – 40 kenimika = 45 kenimika = 0.45 mika

Ua helu ʻia ka wikiwiki o ka wai me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike o ka neʻe hāʻule manuahi :

vt _{2 =} ² gh

vt _{2 =} ² gh = 2(10)(0.45) = 9

vt = √9 = 3 m/ _s

2. He pahu i piha i ka wai a aia kahi lua, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. Inā ʻo ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi he 10 ms ^-2 , he aha ka wikiwiki o ka wai ma o kēlā lua.

ʻIke ʻia:

Kiʻekiʻe (h) = 1.5 m – 0.25 m = 1.25 mika

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s ²

Makemake ʻia: Ka wikiwiki o ka wai (v)

Lōlā:

vt _{2 =} ² gh = 2(10)(1.25) = 25

vt = √25 = 5 m/ _s

3. He pahu i piha i ka wai a aia kahi lua, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. Inā ʻo ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi he 10 ms ^-2 , he aha ka wikiwiki o ka wai ma o kēlā lua.

ʻIke ʻia:

Kiʻekiʻe (h) = 1 m – 0.20 m = 0.8 mika

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s ²

Makemake ʻia: Ka wikiwiki o ka wai (v)

Lōlā:

vt _{2 =} ² gh = 2(10)(0.8) = 16

vt = √16 = 4 m/ _s

4. He pahu i piha i ka wai a aia kahi lua, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. Inā ʻo ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi he 10 ms ^-2 , he aha ka wikiwiki o ka wai ma o kēlā lua.

ʻIke ʻia:

Kiʻekiʻe (h) = 20 kenimika = 0.2 mika

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 m/s ²

Makemake ʻia: Ka wikiwiki o ka wai (v)

Lōlā:

5. He pahu i piha i ka wai a he ʻelua mau lua , e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. He aha ka lakio o x ₁ i x ₂?

Hoʻonā

Ka manawa o ka hāʻule manuahi ʻana o ka wai mai ka lua 1:

h = 1/2 ma ²

0.8 = 1/2 (10) t ²

0.8 = 5 t ²

t ² = 0.8 / 5 = 0.16

t = 0.4 kekona

Ka manawa o ka hāʻule manuahi ʻana o ka wai mai ka lua 2:

h = 1/2 ma ²

0.5 = 1/2 (10) t ²

0.5 = 5 t ²

t ² = 0.5 / 5 = 0.1

t = √0.1 kekona

ʻO ka mamao pae (x):

x ₁ = v ₁ t ₁ = (2)(0.4) = 0.8 mika

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

ʻO ka lakio o x ₁ i x ₂ :

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

ʻO ke kaulike o ka hoʻomau

6. Ke kahe nei ka wai ma o kahi paipu o ke anawaena like ʻole, ʻo A a i B a laila a i C. ʻO ka lakio o A a i C he 8: 3. Inā ʻo v ka wikiwiki o ka wai ma ka paipu A, he aha ka wikiwiki o ka wai ma ka paipu C.

ʻIke ʻia:

ʻĀpana o A (A_A) = 8

ʻĀpana o C (A _C ) = 3

ʻO ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu A (v _A ) = v

Makemake ʻia: ʻO ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu C (v _C )

Lōlā:

ʻO ke kaulike o ka hoʻomau ʻana:

A _A v _A = A _C v _C

8 v = 3 v _C

v _C = 8/3 v

7. Inā he 10 kenimika/s ka wikiwiki o ka wai i loko o kahi paipu me ke anawaena o 12 kenimika, he aha ka wikiwiki o ka wai i loko o kahi paipu me ke anawaena o 8 kenimika?

ʻIke ʻia:

Anawaena 1 (d ₁ ) = 12 kenimika, radius 1 (r ₁ ) = 6 kenimika

Anawaena 2 (d ₂ ) = 8 kenimika, radius 2 (r ₂ ) = 4 kenimika

ʻO ka wikiwiki o ka wai 1 (v ₁ ) = 10 cm/s

Makemake ʻia: Ka wikiwiki o ka wai 2 (v ₂ )

Lōlā:

Wahi 1 (A ₁ ) = π r ² = π 6 ² = 36π cm ²

Wahi 2 (A ₂ ) = π r ² = π 4 ² = 16π cm ²

ʻO ke kaulike o ka hoʻomau ʻana:

A ₁ v ₁ = A 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 kenimika/s

8. Ke kahe nei ka wai ma o kahi paipu o ke anawaena like ʻole, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke kiʻi ma lalo nei. Inā ʻo ka ʻāpana 1 (A ₁ ) = 8 cm ² , A ₂ = 2 cm ² a ʻo ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu 2 = v ₂ = 2 m/s a laila he aha ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu 1 = v ₁.

ʻIke ʻia:

ʻĀpana 1 (A₁) = 8 kenimika²

ʻĀpana 2 (A ₂ ) = 2 kenimika ²

Ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu 2 (v ₂ ) = 2 m/s

Makemake ʻia: ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu 1 (v ₁ )

Lōlā:

ʻO ke kaulike o ka hoʻomau ʻana:

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

8 v ₁ = (2)(2)

8 v ₁ = 4

v ₁ = 4 / 8 = 0.5 m/s

9. Inā ʻelua manawa ke anawaena o ka paipu nui ma mua o ke anawaena o ka paipu liʻiliʻi, he aha ka wikiwiki o ke wai ma ka paipu liʻiliʻi.

ʻIke ʻia:

Ke anawaena o ka paipu nui aʻe (d₁) = 2

ʻO ke anawaena o ka paipu nui (r ₁ ) = ½ d ₁ = ½ (2) = 1

ʻĀpana o ka paipu nui ( A ₁ ) = π r ₁ ² = π (1) ² = π (1) = π

Ke anawaena o ka paipu liʻiliʻi (d ₂ ) = 1

Ka laulā o ka paipu liʻiliʻi (r ₂ ) = ½ d ₂ = ½ (1) = ½

ʻĀpana o ka paipu liʻiliʻi ( A ₂ ) = π r ₂ ² = π (1/2) ² = π (1/4) = ¼ π

ʻO ka wikiwiki o ke kahe ma ka paipu nui aʻe ( v ₁ ) = 4 m/s

Makemake ʻia: ʻO ka wikiwiki o ke kahe ma ka paipu liʻiliʻi ( v ₂ )

Lōlā:

ʻO ke kaulike o ka hoʻomau ʻana:

A ₁ v ₁ = A ₂ v ₂

π 4 = ¼ π (v ₂ )

4 = ¼ (v ₂ )

v ₂ = 8 m/s

Ke kumumanaʻo a me nā kaulike o Bernoulli

10. Hoʻopili ʻia ka wai me kahi compressor 120 kP e komo ana i ka paipu haʻahaʻa (1) a kahe i luna i ka wikiwiki o 1 m/ s. ʻO ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi he 10 m/ s a ʻo ka nui o ka wai he 1000 kg/m ^-3 . He aha ke kaomi wai ma ka paipu o luna (II ).

ʻIke ʻia:

Ka laulā o ka paipu haʻahaʻa (r₁) = 12 kenimika

ʻO ke anawaena o ka paipu haʻahaʻa (r ₂ ) = 6 kenimika

Kaomi wai i loko o ka paipu haʻahaʻa (p ₁ ) = 120 kPa = 120,000 Pascal

ʻO ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu haʻahaʻa (v ₁ ) = 1 ms ^-1

ʻO ke kiʻekiʻe o ka paipu haʻahaʻa (h ₁ ) = 0 m

ʻO ke kiʻekiʻe o ka paipu luna (h ₂ ) = 2 m

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 ms ^-2

Ka nui o ka wai = 1000 kg.m ^-3

Makemake ʻia: Kaomi wai i loko o ka paipu 2 (p ₂ )

Lōlā:

Ua helu ʻia ka wikiwiki o ka wai ma ka paipu 2 me ka hoʻohālikelike o ka hoʻomau ʻana:

Ua helu ʻia ke kaomi wai ma ka paipu 2 me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohālikelike Bernoulli:

11. He paipu nui he 5 mika ma luna o ka honua a he paipu liʻiliʻi he 1 mika ma luna o ka honua. ʻO ka wikiwiki o ka wai i loko o kahi paipu nui he 36 km/h me ke kaomi o 9.1 x 10⁻5 ^Pa , ʻoiai ʻo ke kaomi i loko o ka paipu liʻiliʻi he 2.10⁻5 ^Pa . He aha ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu liʻiliʻi? Ka nui o ka wai = 10⁻3 ^kg / ^m⁻3

ʻIke ʻia:

Kaomi wai i loko o ka paipu nui (p₁) = 9.1 x 10⁵ Pascal = 910,000 Pascals

Kaomi wai i loko o ka paipu liʻiliʻi (p ₂ ) = 2 x 10 ⁵ Pascals = 200,000 Pascals

Ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu nui (v ₁ ) = 36 km/h = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s

ʻO ke kiʻekiʻe o ka paipu nui (h ₁ ) = -4 mika

ʻO ke kiʻekiʻe o ka paipu liʻiliʻi (h ₂ ) = 0 mika

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 ms ^-2

Ka nui o ka wai = 1000 kg/ ^m3

Makemake ʻia: Ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu liʻiliʻi (v ₂ )

Lōlā:

Ua helu ʻia ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu liʻiliʻi (v _{2 ) me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike o Bernoulli:}

12. Paipu me ka radius o 15 cm i hoʻopili ʻia me kekahi paipu me ka radius o 5 cm. Aia nā mea ʻelua ma kahi kūlana ākea. ʻO ka wikiwiki o ke kahe ʻana o ka wai i loko o ka paipu nui he 1 m/s ma ke kaomi o 105 ^N / m2 ^. He aha ke kaomi wai ma ka paipu liʻiliʻi (1 g cm ^-3 )

ʻIke ʻia:

ʻO ke anawaena o ka paipu nui (r ₁ ) = 15 kenimika = 0.15 m

ʻO ke anawaena o ka paipu liʻiliʻi (r ₂ ) = 5 kenimika = 0.05 m

ʻO ke kaomi wai i loko o ka paipu nui (p ₁ ) = 10 ⁵ N m ^-2 = 100.000 N m ^-2

ʻO ka wikiwiki o ka wai i loko o ka paipu nui (v ₁ ) = 1 ms ^-1

Ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi (g) = 10 ms ^-2

Ka nui o ka wai = 1 gr cm ^-3 = 1000 kg m ^-3

ʻOkoʻa kiʻekiʻe (Δh) = 0.

Makemake ʻia: Kaomi i loko o ka paipu liʻiliʻi (p ₂ )

Lōlā:

Ua helu ʻia ka wikiwiki o ka wai ma ka paipu 2 me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻohālikelike o ka hoʻomau ʻana:

Ua helu ʻia ke kaomi wai i loko o ka paipu liʻiliʻi (p _{2 ) me ka hoʻohana ʻana i ka hoohalike o Bernoulli:}

1. He aha ka dinamika wai?
   • pane mai: ʻO ka fluid dynamics ka lālā o ka physics e aʻo ana i ka neʻe ʻana o nā wai (nā wai a me nā kinoea) a me nā mana e hana ana ma luna o lākou. Hoʻopuni ia i nā kumumanaʻo a me nā kaulike e wehewehe ana i ke kahe ʻana o nā wai, ka launa pū ʻana me nā palena paʻa, a me ka hoʻopili ʻana kekahi i kekahi.
2. He aha ka ʻokoʻa ma waena o ke kahe laminar a me ke kahe turbulent?
   • pane mai: ʻO ke kahe laminar ka mea i hōʻike ʻia e nā papa laumania a like o ke wai e neʻe ana i nā ala i hoʻonohonoho pono ʻia. ʻO ke kahe turbulent, ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, he chaotic, me nā eddies, swirls, a me nā fluctuations wikiwiki. ʻO ka maʻamau, hiki ke kū mai ka turbulence ma nā wikiwiki kiʻekiʻe a i ʻole ma nā kahawai i ʻano ʻē.
3. Pehea ke koʻikoʻi o ka manaʻo o ka viscosity i ka dynamics fluid?
   • pane mai: Ana ke ʻano mānoanoa i ke kūʻē ʻana o kahi wai i ka ʻoki ʻana a i ʻole ke kahe ʻana. ʻOi aku ka paʻakikī o ke kūʻē ʻana o nā wai mānoanoa kiʻekiʻe (e like me ka meli) i ke kahe ʻana ma mua o nā wai mānoanoa haʻahaʻa (e like me ka wai). I loko o ka dynamics wai, he kuleana koʻikoʻi ka mānoanoa i ka hoʻoholo ʻana i ke ʻano o ke kahe ʻana o ka wai, ka hoʻopuehu ʻana o ka ikehu, a me nā ikaika kauō.
4. He aha ke kumumanaʻo o Bernoulli?
   • pane mai: ʻŌlelo ke kumumanaʻo o Bernoulli i loko o ke kahe paʻa, ʻo ka huina o ka ikehu kaomi, ka ikehu kinetic, a me ka ikehu hiki ke loaʻa i kēlā me kēia anakahi leo e mau ana. ʻo ia hoʻi, kahi i kiʻekiʻe ai ka wikiwiki o ka wai, haʻahaʻa ke kaomi, a ʻo ka ʻaoʻao ʻē aʻe.
5. Pehea e pili ai ke kumumanaʻo o ka hāpai ʻana i ka aerodynamics i ka fluid dynamics?
   • pane mai: Hiki ke wehewehe ʻia ka hāpai ʻana ma luna o ka ʻēheu mokulele me ka hoʻohana ʻana i ke kumumanaʻo o Bernoulli a me ke kānāwai ʻekolu o Newton. Ke kahe ka ea ma luna o ka ʻēheu, neʻe wikiwiki ia ma luna o ka ʻili luna ʻōniʻoniʻo ma mua o ka lalo, e hana ana i kahi ʻokoʻa kaomi. ʻO kēia ʻokoʻa o ke kaomi, i hui pū ʻia me ka hoʻohuli ʻana o ka ea i lalo e ka ʻēheu, e hopena i ka ikaika i luna a i ʻole ka hāpai ʻana.
6. He aha ke kaulike o ka hoʻomau ʻana i loko o ka dynamics fluid?
   • pane mai: ʻŌlelo ke kaulike o ka hoʻomau ʻana e mau ana ka huahana o ka ʻāpana ʻāpana (A) o ke kahe a me kona wikiwiki (v) ma ke kahawai i loko o ke kahe paʻa. Ma ke ʻano makemakika, A₁​v_1​=A₂​v₂​, kahi A_1​ a A₂​ he mau wahi ʻāpana kea a v₁​ a v_2​ ʻo ia nā wikiwiki ma nā wahi ʻelua ma ke kahawai.
7. He aha ke kuleana o ka helu Reynolds i ka dinamika wai?
   • pane mai: ʻO ka helu Reynolds kahi nui ʻole e kōkua i ka wānana ʻana i ke ʻano kahe (laminar, transitional, a turbulent paha) i loko o ka dynamics fluid. Ua wehewehe ʻia ʻo ia ka lakio o nā ikaika inertial i nā ikaika viscous a hilinaʻi ʻia i nā mea e like me ka wikiwiki o ka wai, ka lōʻihi o ke ʻano, a me nā waiwai wai.
8. Pehea e hana ai ka ikaika kauō ma luna o nā mea e neʻe ana i loko o kahi wai?
   • pane mai: Kūʻē ka ikaika kauō i ka neʻe ʻana o kahi mea ma o kahi wai. Kū mai ia ma muli o ke kū'ē ʻana o ka wai a me nā ʻokoʻa o ke kaomi a puni ka mea. Pili ka nui a me ke ʻano o ke kauō i nā mea e like me ke ʻano o ka mea, ka ʻoʻoleʻa, ka wikiwiki, a me nā waiwai o ka wai.
9. He aha ka hopena Venturi?
   • pane mai: ʻO ka hopena Venturi e pili ana i ka emi ʻana o ke kaomi wai e hana ʻia ke kahe ʻana o kahi wai ma kahi ʻāpana i hoʻopaʻa ʻia o kahi paipu. I ka piʻi ʻana o ka wikiwiki o ka wai ma ka ʻāpana i hoʻopaʻa ʻia (ma muli o ka mālama ʻana i ke kaumaha), e emi ana kona kaomi e like me ke kumumanaʻo o Bernoulli.
10. No ke aha e wikiwiki ai ke kahe ʻana o ke wai i ka wā e kahe ana ma kahi ʻāpana haiki o kahi paipu a kahawai paha?

• pane mai: Hiki ke wehewehe ʻia kēia ʻano hana e ke kumumanaʻo o ka mālama ʻana i ka nuipaʻa. I ke kahe paʻa, pono e like ka nui o ke wai e komo ana i kahi ʻāpana o kahi paipu me ka nui e puka ana. Inā haiki ka paipu, pono e wikiwiki ka wai e ʻae i ka nui like e hele i loko o kahi manawa i hāʻawi ʻia.