静的流体と動的流体の理解

静的流体と動的流体の理解

物理学では、流体とは流れることができる物質と定義されます。日常生活で出会う物質は固体、液体、気体から構成されていることを学習しました。流体という用語は、水のような液体と空気のような気体は流れることができるため、液体と気体の両方を含みます。岩や鉄のような固体は流れることができないため、流体として分類することはできません。この説明をよりよく理解するために、日常生活からいくつかの例を考えてみましょう。シャワーを浴びるときは、間違いなく水が必要です。貯水槽に水が届くには、泉から流れてくるか、井戸から汲み上げられます。水は液体の例です。潤滑油、牛乳など、他にも液体の例があります。これらの液体はすべて、ある場所から別の場所へ流れることができるため、流体として分類できます。気体も流体です。気体もある場所から別の場所へ流れることができます。突風は、空気がある場所から別の場所へ移動する例です。

固体、液体、気体の他に、プラズマと呼ばれる物質があります。プラズマはイオン化された気体であり、しばしば物質の第4の状態と呼ばれます。プラズマについては大学でさらに詳しく学ぶことができます。ただし、プラズマは流体には分類されません。

静的流体と動的流体

体液は私たちの日常生活に欠かせないものです。私たちは毎日、呼吸し、飲み、そして体液の中で浮いたり沈んだりしています。飛行機は毎日体液の中を飛び、船は体液の上に浮かび、潜水艦は体液の中を漂っています。私たちが飲む水や呼吸する空気は、意識しないうちに、私たちの体内を絶えず循環しています。

流体を研究する際には、流体静力学(静止状態の流体)と流体動力学(運動状態の流体)の2つの分野に分けます。流体静力学では、平衡状態にある静止状態の流体を研究します。つまり、静止状態の流体を研究します。流体動力学では、運動状態の流体を研究します。

流体力学問題の例

1. 次の記述に注意してください!
(1)飛行機にかかる揚力
(2)油圧ポンプ
(3)蚊よけスプレー
(4)熱気球は離陸できる
上記の記述は、ベルヌーイの法則に基づいており、その動作原理は…

A. (1)と(2)
B. (1)および(3)
C. (2)および(4)
D. (1)、(2)、(4)
E. (1)、(3)、(4)

討論

ベルヌーイの法則に基づいて動作する原理は、(1)飛行機の揚力と(3)蚊の噴霧器である。(2)油圧ポンプはパスカルの法則の原理で動作する。(4)熱気球はアルキメデスの法則(浮力)の原理で離陸できる。
正解はBです。

2. 次の記述に注意してください!
(1)ベンチュリメーター
(3)蚊よけスプレー
(3)気圧計
(4)温度計
ベルヌーイの法則の適用に関する記述は…

A. (1)と(2)
B. (1)および(3)
C. (1)および(4)
D. (2)および(3)
E. (2)および(4)

討論
ベルヌーイの法則に基づいて動作する計器は、(1)ベンチュリメーター、(2)蚊の噴霧器、(3)静水圧に基づいて動作する気圧計、(4)膨張に基づいて動作する水銀温度計またはアルコール温度計である。
正解はAです。

3. 次の記述に注意してください!
(1)油圧ポンプ
(2)キャブレター
(1)ベンチュリメーター
(4)温度計
ベルヌーイの法則に基づいて動作するツールは…
A. (1)と(2)
B. (1)および(3)
C. (1)および(4)
D. (2)および(3)
E. (2)および(4)
討論
ベルヌーイの法則に基づいて作動する計器は、(2)キャブレターと(3)ベンチュリメーターである。(1)静水圧、パスカルの法則に基づいて作動する油圧ポンプ。(4)膨張に基づいて作動する水銀温度計またはアルコール温度計。
正解はDです。

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