Alapvető fizika oktatóanyagok

Cikk a Poiseuilles-egyenletről

A Poiseuille-egyenletet Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869) fedezte fel. Ahogy kifejtettük, minden folyadék ideális folyadéknak tekinthető. Az ideális folyadéknak nincs viszkozitása. Ha feltételezzük, hogy egy ideális folyadék áramlik egy csőben, akkor a folyadék minden része azonos sebességgel (v) mozog. Az ideális folyadékkal ellentétben a mindennapi életben előforduló valós folyadéknak viszkozitása van. Mivel viszkozitása van, ezért például csőben áramló folyadék egyes részeinek sebessége változik. A középső folyadékréteg gyorsabban mozog (mély v), ezzel szemben a csőhöz tapadó folyadékréteg nem mozog (v = 0). Tehát a cső közepétől a széléig a folyadék minden része különböző sebességgel mozog. A könnyebb megértés érdekében figyelje meg az alábbi képet.

Részletek

A folyadékok, mind a folyékony, mind a gáz halmazállapotú anyagok, eltérő viszkozitási szinttel rendelkeznek. A viszkozitás a folyadékot alkotó molekulák közötti súrlódás. Tehát a molekulák folyadéksúrlódást okoznak, amikor a folyadék áramlása történik. Folyadékokban a viszkozitást a kohéziós erők (a hasonló molekulák közötti húzóerők) okozzák. Míg gáz halmazállapotú anyagokban a viszkozitást a molekulák közötti ütközések okozzák.

A folyékony folyadék, például a víz, könnyebben áramlik. Ezzel szemben a sűrű folyadék, például a kenőanyag, nehezebben áramlik. Ezt úgy bizonyíthatjuk, hogy vizet és kenőanyagot öntünk egy ferde felületre. A víz gyorsabban áramlik, mint az olaj. A folyadék viszkozitása a hőmérséklettől is függ. Minél magasabb a folyadék hőmérséklete, annál kevésbé viszkózus. Például, amikor egy anya halat süt a konyhában, a főzőolaj, amely kezdetben sűrűsödik, hevítés hatására folyékonyabbá válik. Fordítva, minél magasabb egy gáz halmazállapotú anyag hőmérséklete, annál sűrűbb a gáz halmazállapotú anyag.

Részletek

Kohéziós és tapadási erő

A kohéziós erő egy hasonló anyag molekulái közötti vonzóerő, míg az egyenlőtlen anyag molekulái közötti vonzóerőt adhéziós erőnek nevezzük. Például vizet öntünk egy pohárba. Kohézió akkor jön létre, amikor a vízmolekulák vonzzák egymást, míg adhézió akkor, amikor a vízmolekulák és az üvegmolekulák vonzzák egymást.

Részletek

Játszottál már szappanbuborékot? Kerek szappanbuborék. Vicces. Fújható. Repülés után a szappanbuborékok kipukkadnak. Hú, de jó móka, egy gyerekkori játék. Miért kerek a szappanbuborék?

Kérlek, ébredj fel reggel, és figyeld meg a ház körüli leveleket. Figyeld meg a levelekre tapadt harmatcseppeket. Furcsa; a harmatcseppek kerekek. Hogy lehetséges ez?

A felületi feszültség azért keletkezik, mert a folyadék felülete hajlamos összehúzódni, így a felület egy vékony membránra hasonlít. Ezt befolyásolja a vízmolekulák közötti kohéziós erő. A magyarázat jobb megértéséhez vegyük figyelembe a következő ábrát. Egy tartályban lévő folyadékot vizsgálunk.

Részletek

Cikk az Arkhimédész-elvről

Egy hatalmas tömegű hajó nem süllyed el, míg egy kis méretű kő elsüllyedhet. Miért van ez így? A válasz egyértelmű, ha érted a felhajtóerő fogalmát és Arkhimédész elvét.

A mindennapi életben azt tapasztaljuk, hogy a folyadékba helyezett tárgyak, például egy szikla, kisebb súlyúak, mint amikor a tárgyak nincsenek a folyadékban. Nehéz lehet felemelni egy követ a talajról, de ugyanaz a kő könnyedén kiemelhető a tengervíz aljáról. Ez a felhajtóerőnek köszönhető. A felhajtóerő a különböző mélységekben lévő folyadéknyomás-különbségeknek köszönhető. A folyadéknyomás a mélységgel növekszik, minél sűrűbb a folyadék, annál nagyobb a folyadék nyomása. Amikor egy tárgyat a folyadékba helyezünk, nyomáskülönbség lesz a tárgy tetején lévő folyadék és a tárgy alján lévő folyadék között. A tárgy alján lévő folyadék nyomása nagyobb, mint a tárgy tetején lévő folyadéké.

Részletek

Cikk a Pascal-elvről

Hogyan működik a hidraulikus emelő egy autó emelésére? Mi a hidraulikus fékek működési elve, amikor az autó sebességének csökkentésére használják őket? Kérjük, ismerkedjen meg Pascal elvével, hogy megértse ezt.

Minden folyadék nyomást gyakorol minden vele érintkező tárgyra. A pohárba tett víz nyomást gyakorol az üveg falára. Hasonlóképpen, ha medencében vagy tengervízben fürdünk, a medencevíz vagy a tengervíz is nyomást gyakorol az egész testünkre.

Részletek

Cikk a folyadékokban lévő nyomásról

A fizikában a nyomást az egységnyi felületre jutó erőként definiálják, ahol az erő iránya merőleges a felületre. Matematikailag a nyomást a P = F / A egyenlet fejezi ki, ahol P = nyomás, F = erő és A = felület. Az erő mértékegysége (F) Newton (N), a terület mértékegysége a négyzetméter (m² ⁾ . Mivel a nyomás az egységnyi felületre jutó erő, a nyomás mértékegysége N/m² ^{. Az N/ m²} másik neve Pascal (Pa). A Pascalt Blaise Pascal tiszteletére használták nyomás mértékegységként.

Részletek

Cikk a sűrűségről és a fajsúlyról

Sűrűség

Az anyag egyik fontos jellemzője a sűrűség. A sűrűség a tömeg és a térfogat aránya. Matematikailag leírva:

ρ = m / V

A ρ (rho) egy görög betű, amelyet általában a sűrűség kifejezésére használnak, m a tömeget, V pedig a térfogatot jelöli. Egy homogén folyadék sűrűsége eltér egy homogén szilárd anyag sűrűségétől. A vas például minden részében azonos sűrűségű. A Föld légkörében minél magasabban van a légkör a Föld felszínétől, annál kisebb a sűrűsége, míg a tengervíz esetében minél mélyebben van a tengervíz, annál nagyobb a sűrűsége. Egy homogén folyadék sűrűsége olyan környezeti tényezőktől függhet, mint a hőmérséklet és a nyomás.

Részletek

Cikk a Bernoullis-elv és a Bernoullis-egyenlet alkalmazásairól

Torricelli-tétel

Bernoulli egyenletének egyik felhasználási módja a folyadék kilépési sebességének kiszámítása egy tartály aljáról (lásd az ábrát).

Bernoulli egyenletét az 1. pontban (a tartály felülete) és a 2. pontban (a lyuk felülete) alkalmazzuk. Mivel a tartály alján lévő lyuk átmérője sokkal kisebb, mint a tartály átmérője, a folyadék sebességét a tartály felületén nullának tekintjük (v ₁ = 0). A tartály felülete és a lyuk felülete nyitott, így a nyomás megegyezik a légköri nyomással (P ₁ = P ₂ ). Így a Bernoulli egyenlete ebben az esetben:

Részletek

Cikk a Bernoullis-elvről és a Bernoullis-egyenletről

Amikor motorozunk, a ruháink hátrafelé dagadnak. Néha, ha erősen fúj a szél, az ajtó magától becsukódhat. Pedig a szél kint fúj a házon belül, míg az ajtó bent van.

Ez Bernoulli elvével magyarázható. Daniel Bernoulli (1700-1782) felfedezett egy elvet, amely a fenti jelenség magyarázatára használható.

Bernoulli elve

Részletek