24 eksempler på fluiddynamikkspørsmål
Torricelis teorem
1. Et stort kar fylt med vann og en kran som vist på bildet. Hvis g = 10 ms -2 , er hastigheten på vannspruten fra kranen...
A. 3 ms-1 
B. 8 ms -1
C. 9 ms -1
D. 30 ms -1
Ø. 900 ms -1
Diskusjon
Det er kjent at :
Høyde (h) = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spørsmål : Hastighet på vannsprut fra springen (v)
Svar :
Torricellis teorem sier at hastigheten til vann som spruter gjennom et hull i avstanden h fra vannoverflaten er den samme som hastigheten til vann som faller fritt fra høyden h.
Vannsprutens hastighet beregnes ved hjelp av formelen for fritt fall v t 2 = 2 gh
v t 2 = 2 gh = 2(10)(0,45) = 9
v t = √9 = 3 m/s
Det riktige svaret er A.
2. En vanntank har et hull i veggen (se bilde). Hastigheten til vannet når det kommer ut av hullet er… (g = 10 ms⁻² )
A. 12 ms-1
B. 10 ms -1
C. 6 ms -1
D. 5 ms -1
Ø. 2 ms -1
Diskusjon
Det er kjent at :
Høyde (h) = 1,5 m – 0,25 m = 1,25 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spørsmål : Vannets hastighet når det kommer ut av hullet (v)
Svar :
v t 2 = 2 gh = 2(10)(1,25) = 25
v t = √25 = 5 m/s
Det riktige svaret er D.
3. Et reservoar inneholder vann som er 1 meter høyt (g = 10 ms⁻² ) , og det er et lekkasjehull i veggen (se bilde). Hastigheten på vannet som kommer ut av hullet er...
A. 1 ms-1
B. 2 ms -1
C. 4 ms -1
D. 8 ms -1
Ø. 10 ms -1
Diskusjon
Det er kjent at :
Høyde (h) = 1 m – 0,20 m = 0,8 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spørsmål : Vannets hastighet når det kommer ut av hullet (v)
Svar :
v t 2 = 2 gh = 2(10)(0,8) = 16
v t = √16 = 4 m/s
Det riktige svaret er D.
4. En sylinder er fylt med en ideell væske. Et lite hull (mye mindre enn sylinderens volum) er plassert på veggen, 20 cm fra toppen, slik at væsken kan strømme ut (som vist på figuren). Hva er hastigheten på vannstrålen fra det lille hullet?
A. 1,0 ms-1 
B. 2,0 ms –1
C. 3,0 ms –1
D. 5,0 ms –1
Ø. 5,5 ms –1
Diskusjon
Det er kjent at:
Avstand fra hull til overflate (h) = 20 cm = 0,2 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spørsmål: Hvor fort går vannstrålen fra det lille hullet?
Jawab:
Torricelis teorem sier at hastigheten på vann som spruter ut av et hull er den samme som hastigheten på vann som faller fritt fra en høyde h. Matematisk sett:
Det riktige svaret er B.
5. En vanntank har et stort tverrsnitt, med et lite hull ved A. Hastigheten på vannet som kommer ut av hull A er...
A. direkte proporsjonal med h
B. er direkte proporsjonal med h1
C. er direkte proporsjonal med √h
D. er direkte proporsjonal med h₂
E. er direkte proporsjonal med ( h1 – h2 )
Diskusjon
Bernoullis ligning:
P₁ + 1/2 ρ (v₁/ 2 + ρ (gh₂) = P₂ + 1/2 ρ ( v₂ / 2 + ρ (gh₂ )
Beskrivelse: P1 = trykk 1, v1 = hastighet 1, h1 = høyde 1 , ρ = tetthet, g = gravitasjonsakselerasjon, P2 = trykk 2, v2 = hastighet 2, h2 = høyde 2
Denne ligningen kan brukes til å utlede en ligning for å beregne hastigheten på vannet som kommer ut av hull A. Hvis toppen av tanken er åpen, er P1 = lufttrykket over vannoverflaten. Hvis det er et lite hull i punkt A, er P2 = lufttrykket utenfor det lille hullet. Lufttrykket hvor som helst i nærheten av tanken må være det samme, så P1 = P2 . Dermed kan P1 og P2 elimineres fra Bernoullis ligning.
1/2 ρ v 1 2 + ρ gh 1 = 1/2 ρ v 2 2 + ρ gh 2
Hullet i A er lite, så vannet som kommer ut gjennom hullet har stor hastighet, mens overflatearealet til karet er stort, så hastigheten på vannstandsfallet er liten. Dermed nærmer verdien av v² seg null , slik at 1/2 ρ v²2 elimineres fra ligningen.
Beskrivelse: v 1 = hastigheten til vannet som kommer ut av hull A, g = tyngdeakselerasjonen = 9,8 m/s 2 , h = avstanden mellom hull A og vannoverflaten.
Det riktige svaret er C.
6. Et rør inneholder en ideell væske. I veggen er det to små hull (mye mindre enn rørets tverrsnitt) slik at væsken spruter ut (som vist på bildet). Forholdet mellom x 1 og x 2 er…..
A. 2: 3
B. 3: 5
C. 2:5
D. 4:5
E. 3: 4
Diskusjon
Beregn først hastigheten på vannet som forlater røret. Torricelis teorem sier at hastigheten på vannet som forlater røret er den samme som hastigheten på vannet når det faller fritt fra en høyde der h1 = 20 cm = 0,2 meter og h2 = 50 cm = 0,5 meter.
Det riktige svaret er D.
Kontinuitetsligning
7. Vann strømmer fra rør A til rør B og fortsetter til rør C. Forholdet mellom tverrsnittsarealet av A og tverrsnittsarealet av C er 8:3. Hvis strømningshastigheten i rør A er lik v, er strømningshastigheten i rør C...
A. 3/8 v
B. V.
C. 8/3 v
D. 3 v
E. 8 v
Diskusjon
Det er kjent at:
Tverrsnittsareal A (A A ) = 8
Tverrsnittsareal C (A C ) = 3
Strømningshastighet i rør A (v A ) = v
Spørsmål: Strømningshastighet i rør C (v C )
Jawab:
Formel for kontinuitetsligning:
A A v A = A C v C
8 V = 3 V C
v C = 8/3 v
Det riktige svaret er C.
8. Et rør med en diameter på 12 cm smalner i den ene enden til en diameter på 8 cm. Hvis strømningshastigheten i den delen av røret med stor diameter er 10 cm/s, er strømningshastigheten i den lille enden…..
A. 22,5 cm/s
B. 4,4 cm/s
C. 2,25 cm/s
D. 0,44 cm/s
Ø. 0,225 cm/s
Diskusjon
Det er kjent at:
Diameter 1 (d² ) = 12 cm, radius 1 ( r² ) = 6 cm
Diameter 2 (d² ) = 8 cm, radius 2 ( r² ) = 4 cm
Strømningshastighet 1 (v1 ) = 10 cm/s
Ønskes: strømningshastighet 2 (v 2 )
Jawab:
Tverrsnittsareal 1 (A 1 ) = π r 2 = π 6 2 = 36π cm 2
Tverrsnittsareal 2 (A 2 ) = π r 2 = π 4 2 = 16π cm 2
Ligning for væskekontinuitet:
A 1 mot 1 = A 2 mot 2
(36π)(10) = (16π) v 2
(36)(10) = (16) mot 2
360 = (16) mot 2
v2 = 360/16
v² = 22,5 cm/ s
Det riktige svaret er A.
9. En væske strømmer gjennom et rør som vist i figuren nedenfor. Hvis tverrsnittsarealet A1 = 8 cm2 , A2 = 2 cm2 og væskens hastighet v2 = 2 m/s, er størrelsen på v1 …
A. 0,5 ms-1
B. 1,0 ms -1
C. 1,5 ms -1
D. 2,0 ms -1
Ø. 2,5 ms -1
Diskusjon
Det er kjent at :
Tverrsnittsareal 1 (A1 ) = 8 cm²
Tverrsnittsareal 2 (A2 ) = 2 cm²
Væskens hastighet ved tverrsnitt 2 (v² ) = 2 m/s
Ønsket : væskehastighet ved tverrsnitt 1 (v 1 )
Svar :
Ligning for væskekontinuitet :
A 1 mot 1 = A 2 mot 2
8 mot 1 = (2)(2)
8 mot 1 = 4
v 1 = 4 / 8 = 0,5 m/s
Det riktige svaret er A.
10. Se på bildet! Hvis diameteren på det store tverrsnittet er dobbelt så stor som diameteren på det lille tverrsnittet, er væskehastigheten i det lille røret...
A. 01 ms-1
B. 04 ms −1
C. 08 ms −1
D. 16 ms −1
Ø. 20 ms −1
Diskusjon
Det er kjent at :
Stor tverrsnittsdiameter (d1 ) = 2
Radius for stort tverrsnitt (r1 ) = ½ d1 = ½ (2) = 1
Stort tverrsnittsareal ( A 1 ) = π r 1 2 = π (1) 2 = π (1) = π
Liten tverrsnittsdiameter (d² ) = 1
Liten tverrsnittsradius (r² ) = ½ d² = ½ (1) = ½
Lite tverrsnittsareal ( A 2 ) = π r 2 2 = π (1/2) 2 = π (1/4) = ¼ π
Væskestrømningshastighet ved stort tverrsnitt ( v1 ) = 4 m/s
Spørsmål : væskestrømningshastighet ved et lite tverrsnitt ( v 2 )
Svar :
Ligning for væskekontinuitet :
A 1 mot 1 = A 2 mot 2
π⁴ = ¼ π ( v⁶ )
4 = ¼ ( v2 )
v² = 8 m/ s
Det riktige svaret er C.
Bernoullis prinsipp og ligning
11. Utsagnet nedenfor gjelder løftekraften på et fly, nemlig...
A. Lufttrykket over vingen er større enn lufttrykket under vingen.
B. Lufttrykket under vingene påvirker ikke flyets løft.
C. Luftstrømmens hastighet over vingen er større enn luftstrømmens hastighet under vingen.
D. Luftstrømmens hastighet over vingen er mindre enn luftstrømmens hastighet under vingen.
E. Luftstrømningshastigheten påvirker ikke flyets løft.
Diskusjon
Trykkformel: P = F / A, hvor P = trykk, F = kraft, A = overflateareal.
Basert på denne formelen er trykket direkte proporsjonalt med kraften. Så hvis lufttrykket er større, vil også lufttrykkkraften være større. Det er kraft som får objekter til å bevege seg, ikke trykk.
Bernoullis prinsipp sier at hvis lufthastigheten er høy, er trykket lavt, og hvis lufthastigheten er lav, er trykket høyt.
For at et fly skal kunne løfte seg, må lufttrykket under vingen være større. Skyvekraften er større når lufttrykket under vingen er større. Lufttrykket under vingen er større når lufthastigheten under vingen er lav.
Det riktige svaret er C.
12. Vær oppmerksom på følgende utsagn!
(1) løftekraft på et fly
(2) hydraulisk pumpe
(3) myggspray
(4) varmluftsballonger kan ta av
Utsagnet ovenfor, hvis virkemåte er basert på Bernoullis lov, er...
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (2) og (4)
D. (1), (2) og (4)
E. (1), (3) og (4)
Diskusjon
Utsagn med virkemåte basert på Bernoullis lov er (1) løft på fly og (3) myggsprøyter. (2) Hydrauliske pumper fungerer etter prinsippet i Pascals lov. (4) Varmluftsballonger kan lette etter prinsippet i Arkimedes' lov (flytekraft).
Det riktige svaret er B.
13. På bildet pumpes vann med en kompressor med et trykk på 120 kPa inn i det nederste røret (1) og strømmer oppover med en hastighet på 1 ms⁻¹ ( g = 10 ms⁻² og vannets tetthet er 1000 kg.m⁻³ ) . Vanntrykket i det øverste røret (II) er….
A. 52,5 kPa
B. 67,5 kPa
C. 80,0 kPa
D. 92,5 kPa
Ø. 107,5 kPa
Diskusjon
Det er kjent at:
Radius av stort rør (r1 ) = 12 cm
Radius av lite rør (r² ) = 6 cm
Vanntrykk i stort rør (p1 ) = 120 kPa = 120 000 Pascal
Vannhastighet i stort rør (v1 ) = 1 ms -1
Høyde på stort rør (h1 ) = 0 m
Høyde på lite rør (h² ) = 2 m
Tyngdeakselerasjon (g) = 10 ms -2
Vanntetthet = 1000 kg.m⁻³
Spørsmål: Vanntrykk i rør 2 (s. 2 )
Jawab:
Vannhastigheten i rør 2 beregnes ved hjelp av kontinuitetsligningen:
A 1 mot 1 = A 2 mot 2
(π r 1 2 )(v 1 ) = (π r 2 2 )(v 2 )
(r 1 2 )(v 1 ) = (r 2 2 )(v 2 )
(r 1 2 )(v 1 ) = (r 2 2 )(v 2 )
( 12² )(1 m/s) = (6² ) ( v² )
144 = 36 v²
v2 = 144 / 36
v² = 4 m/s
Vanntrykket i rør 2 beregnes ved hjelp av Bernoulli-ligningen:
14. Utsagnet nedenfor om løftekraften på et fly er korrekt...
A. Lufttrykket over vingen er større enn lufttrykket under vingen.
B. Lufttrykket under vingene påvirker ikke flyets løft.
C. Luftstrømmens hastighet over vingen er større enn luftstrømmens hastighet under vingen.
D. Luftstrømmens hastighet over vingen er mindre enn luftstrømmens hastighet under vingen.
E. Luftstrømningshastigheten påvirker ikke flyets løft.
Diskusjon
Sammenlign diskusjonen i forrige spørsmål.
Det riktige svaret er C.
15. Flyvinger er konstruert for å gi maksimal oppadgående løft, som vist i figuren. Hvis v er luftstrømhastigheten og P er lufttrykket, er designet i henhold til Bernoullis prinsipp laget slik at...
A. v.A > vB slik at PA > PB
B. v A > v B slik at P A < P B
C. v A < v B slik at P A < P B
D. v A < v B slik at P A > P B
E. v A > v B slik at P A = P B
Diskusjon
For at en flyvinge skal kunne løftes oppover, må lufttrykket på undersiden av vingen være større enn skyvekraften på toppen av vingen.
Skyvekraften under vingen er større hvis lufttrykket under vingen er større.
Bernoullis prinsipp sier at lufttrykket under vingen er stort når lufthastigheten under vingen er liten.
Så v A > v B slik at P A < P B
Det riktige svaret er B.
16. Vær oppmerksom på følgende utsagn!
(1) venturimeter
(2) myggspray
(3) barometer
(4) termometer
Utsagnet knyttet til anvendelsen av Bernoullis lov er...
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (1) og (4)
D. (2) og (3)
E. (2) og (4)
Diskusjon
Utsagn med virkemåte basert på Bernoullis lov er (1) venturimeter og (2) myggsprøyte. (3) barometer med virkemåte basert på hydrostatisk trykk (4) kvikksølv- eller alkoholtermometer med virkemåte basert på ekspansjon.
Det riktige svaret er A.
17. Vær oppmerksom på følgende utsagn!
(1) hydraulisk pumpe
(2) forgasser
(3) venturimeter
(4) termometer
Verktøy hvis virkemåte er basert på Bernoullis lov er...
A. (1) og (2)
B. (1) og (3)
C. (1) og (4)
D. (2) og (3)
E. (2) og (4)
Diskusjon
Utsagn med virkemåte basert på Bernoullis lov er (2) forgassere og (3) venturimetre. (1) hydrauliske pumper med virkemåte basert på hydrostatisk trykk, Pascals lov. (4) kvikksølv- eller alkoholtermometre med virkemåte basert på ekspansjon.
Det riktige svaret er D.
18. Se på bildet nedenfor!
Det store røret er 5 m over bakken, og det lille røret er 1 m over bakken. Vannstrømmens hastighet i det store røret er 36 km/ t⁻¹ med et trykk på 9,1 x 10⁻¹ Pa , mens trykket i det lille røret er 2.10⁻¹ Pa . Da er vannets hastighet i det lille røret… (vannets tetthet = 10⁻¹ kg / m⁻¹ ) .
A. 10 ms-1
B. 20 ms -1
C. 30 ms -1
D. 40 ms -1
Ø. 50 ms -1
Diskusjon
Det er kjent at:
Vanntrykk i stort rør (p1 ) = 9,1 x 10 Pascal = 5 910.000 Pascal
Vanntrykk i et lite rør (p² ) = 2 x 10⁻⁶ Pascal = 200 000 Pascal
Vannhastighet i stort rør (v1 ) = 36 km/time = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 = 10 m/s
Høyde på stort rør (h1 ) = -4 meter
Høyde på lite rør (h² ) = 0 meter
Tyngdeakselerasjon (g) = 10 ms -2
Vanntetthet = 1000 kg.m⁻³
Spørsmål: Vannhastigheten i et lite rør (v 2 )
Jawab:
Vannhastigheten i et lite rør (v² ) beregnes ved hjelp av Bernoullis ligning:
Det riktige svaret er D.
19. Et rør med en radius på 15 cm er koblet til et annet rør med en radius på 5 cm. Begge er i horisontal posisjon. Hvis vannstrømningshastigheten i det store røret er 1 ms⁻¹ ved et trykk på 10⁻¹ N m⁻² , er trykket i det lille røret (vanntetthet 1 g cm⁻¹ ) ...
A. 10.000 2 Nm⁻²
B. 15.000 2 N m⁻²
C. 30.000 2 N m⁻²
D. 60.000 2 N m⁻²
Ø. 90.000 2 N m⁻²
Diskusjon
Det er kjent at:
Radius av stort rør (r1 ) = 15 cm = 0,15 m
Radius av lite rør (r² ) = 5 cm = 0,05 m
Vanntrykk i stort rør (p1 ) = 105 Nm⁻² = 100 000 Nm⁻²
Vannhastighet i stort rør (v1 ) = 1 ms -1
Tyngdeakselerasjon (g) = 10 ms -2
Vanntetthet = 1 gr cm⁻³ = 1000 kg m⁻³
Begge rørene er i horisontal posisjon, slik at forskjellen i rørhøyde (Δh) = 0.
Spørsmål: Trykk i det lille røret (s. 2 )
Jawab:
Vannhastigheten i rør 2 beregnes ved hjelp av kontinuitetsligningen:
A 1 mot 1 = A 2 mot 2
(π r 1 2 )(v 1 ) = (π r 2 2 )(v 2 )
(r 1 2 )(v 1 ) = (r 2 2 )(v 2 )
( 0,15² )(1 m/s) = (0,05² ) ( v² )
0,0225 = 0,0025 v²
v2 = 0,0225 / 0,0025
v² = 9 m/s
Trykket i det lille røret (p² ) beregnes ved hjelp av Bernoulli-ligningen:
Det riktige svaret er D.
Bernoullis prinsipp
20. Se på bildet av en myggmiddelspray i det følgende bildet! P representerer trykk og v representerer strømningshastigheten til myggmiddelvæsken. For å få ut myggmiddelvæsken må du...
A. v.A = vB og PA = PB
B. v A > v B og P A > P B
C. v A > v B og P A < P B
D. v A < v B og P A > P B
E. v A < v B og P A < P B
Diskusjon
v A > v B
p A < p B
Det riktige svaret er C.
21. Flyvinger er konstruert for maksimal oppoverløft, som vist i figuren. Hvis v er luftstrømhastigheten og P er lufttrykket, er designet i henhold til Bernoullis prinsipp laget slik at...
A. v.A > vB slik at PA > PB
B. v A > v B slik at P A < P B
C. v A < v B slik at P A < P B
D. v A < v B slik at P A > P B
E. v A > v B slik at P A = P B
Diskusjon
For at en flyvinge skal kunne løftes oppover, må lufttrykket på undersiden av vingen være større enn skyvekraften på toppen av vingen.
Skyvekraften på undersiden av vingen er større hvis lufttrykket på undersiden av vingen er større. P = F/A, hvor trykket P er direkte proporsjonalt med F. Jo større trykk, desto større kraft.
Bernoullis prinsipp sier at lufttrykket under vingen er stort når lufthastigheten under vingen er liten.
Så v A > v B slik at P A < P B
Det riktige svaret er B.
Torriceli
22. En 100 cm høy vanntank er fullstendig fylt med vann. Et hull Q er plassert 10 cm over bakkeoverflaten. Den horisontale vannstråleavstanden (x) er…
A. 0,2 moh.
B. 0,3 moh.
Ca. 0,6 m
D. 0,9 m
Ø. 1,0 moh.
Diskusjon
Det er kjent at:
Avstand fra hullet til vannoverflaten (t) = 100 cm – 10 cm = 90 cm = 0,9 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spørsmål: Horisontal vannstråleavstand (x)
Jawab:
Hastigheten på vannet som kommer ut av hullet
Torricelis teorem sier at hastigheten på vannstrålen som kommer ut av hullet er den samme som hastigheten på vannet som faller fritt fra en høyde h. Matematisk sett:
Beskrivelse: v = hastighet, g = gravitasjonsakselerasjon, h = avstanden mellom hullet og vannoverflaten
Hastigheten på vannstrålen som kommer ut av hullet:
Tidsintervallet det tar for vann å nå bakkeoverflaten
Vannets bevegelse fra hullet til det når bakken er parabolsk bevegelse, hvor banen er som vist på bildet på siden. Parabolsk bevegelse anses å bestå av to typer bevegelse, nemlig vertikal og horisontal bevegelse. Horisontal bevegelse analyseres som jevn lineær bevegelse og bevegelsen i vertikal retning i dette tilfellet analyseres som fritt fall-bevegelse.
Beregn først tidsintervallet vannet er i luften ved hjelp av formelen for fritt fall.
Det er kjent at:
Hulhøyde (y) = 10 cm = 0,1 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spurt: tidsintervall (t)
Jawab:
y = 1/2 gt²
0,1 = 1/2 (10) t²
0,1 = 5 t²
t² = 0,1 / 5
t² = 0,02
t = √0,02 sekunder
Horisontal avstand (x)
Det er kjent at:
Starthastighet (v o = v ox ) = 3 √2 m/s
Tidsintervall (t) for vann i luften = √0,02 sekunder
Spørsmål: Horisontal avstand (x)
Jawab:
v = x / t
x = vt = (3 √2) ( √0,02) = (3)(1,41)(0,14) = 0,59 = 0,6 meter
Det riktige svaret er C.
23. Se på bildet nedenfor!
En tank inneholder vann til en høyde på 1 m. Ved punkt P i tankveggen er det et veldig lite hull, så hastigheten på vannet som kommer ut er… (g = 10 ms⁻² )
A. 5 ms-1
B. 4 ms -1
C. 2,5 ms -1
D. 2 ms -1
Ø. 1,5 ms -1
Diskusjon
Det er kjent at:
Avstand fra hullet til vannoverflaten (t) = 100 cm – 80 cm = 20 cm = 0,2 meter
Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ s²
Spørsmål: Hastighet på vannstrømmen (v)
Jawab:
Hastigheten på vannstrålen som kommer ut av hullet:
Det riktige svaret er D.
Venturimeter
24. Den største delen av venturimeterrøret har tverrsnittsareal A1 = 6 cm2 og den mindre rørseksjonen har tverrsnittsareal A2 = 5 cm2Vannhastigheten som strømmer inn i venturimeterrøret er... h = 20 cm, g = 10 m/s2.
A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
Ø. 6 m/s
Diskusjon:
Det riktige svaret er B.
Kilde for spørsmålet:
Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole
