Учебные пособия по основам физики

Уравнение Пуазейля

Статья об уравнении Пуазейля

Уравнение Пуазейля было открыто Жаном Луи Мари Пуазейлем (1799-1869). Как уже объяснялось, любую жидкость можно считать идеальной. Идеальная жидкость не обладает вязкостью. Если предположить, что идеальная жидкость течет по трубе, то каждая ее часть движется с одинаковой скоростью (v). В отличие от идеальной жидкости, реальная жидкость, с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни, обладает вязкостью. Поскольку она имеет вязкость, то при течении, например, по трубе, скорость движения каждой ее части меняется. Слой жидкости посередине движется быстрее (глубокая v), а слой жидкости, прилегающий к трубе, наоборот, не движется (v = 0). Таким образом, от середины до края трубы каждая часть жидкости движется с разной скоростью. Для лучшего понимания посмотрите на рисунок ниже.

Вязкость

Жидкости, как жидкие, так и газообразные вещества разных типов, имеют разные уровни вязкости. Вязкость — это трение между молекулами, составляющими жидкость. Таким образом, молекулы создают трение при течении жидкости. В жидкостях вязкость обусловлена силами сцепления (силами притяжения между подобными молекулами). В газообразных веществах вязкость обусловлена столкновениями между молекулами.

Жидкость течет легче, например, вода. И наоборот, густая жидкость течет труднее, например, смазочный материал. Это можно доказать, налив воду и смазочный материал на наклонную поверхность. Вода течет быстрее, чем масло. Вязкость жидкости также зависит от температуры. Чем выше температура жидкости, тем менее вязкой она является. Например, когда мама жарит рыбу на кухне, растительное масло, которое изначально густеет, становится более жидким при нагревании. И наоборот, чем выше температура газообразного вещества, тем гуще оно становится.

капиллярность

Сила сцепления и адгезии

Сила сцепления — это сила притяжения между молекулами одинакового вещества, тогда как сила притяжения между молекулами неравного вещества называется силой адгезии. Например, мы наливаем воду в стакан. Сцепление происходит, когда молекулы воды притягиваются друг к другу, а адгезия — когда молекулы воды и молекулы стекла притягиваются друг к другу.

Поверхностное натяжение

Вы когда-нибудь играли в мыльные пузыри? Круглые мыльные пузыри. Забавно. Их можно выдувать. После полета мыльные пузыри лопаются. Ух ты, это весело, детская игра. Почему мыльные пузыри круглые?

Проснитесь утром и обратите внимание на листья вокруг дома. Посмотрите на капельки росы, прилипшие к листьям. Это странно; капельки росы круглые. Как такое возможно?

Поверхностное натяжение возникает из-за того, что поверхность жидкости стремится сжаться, так что она выглядит как тонкая мембрана. На это влияет сила сцепления между молекулами воды. Для лучшего понимания этого объяснения рассмотрим следующую иллюстрацию. Мы рассмотрим жидкость в контейнере.

Принцип Архимеда

Статья о принципе Архимеда

Корабль огромной массы не тонет, в то время как камень небольшого размера может утонуть. Почему так происходит? Ответ прост, если вы понимаете концепцию плавучести и принцип Архимеда.

В повседневной жизни мы видим, что предметы, помещенные в жидкость, например, камень, имеют меньший вес, чем предметы, находящиеся вне жидкости. Поднять камень с земли может быть сложно, но тот же камень без усилий поднимается со дна морской воды. Это происходит благодаря выталкивающей силе. Выталкивающая сила возникает из-за разницы давлений жидкости на разных глубинах. Давление жидкости увеличивается с глубиной, чем гуще жидкость, тем больше ее давление. Когда предмет помещается в жидкость, возникает разница давлений между жидкостью в верхней части предмета и жидкостью в нижней части предмета. Жидкость, расположенная в нижней части предмета, имеет более высокое давление, чем жидкость в верхней части предмета.

Принцип Паскаля

Статья о принципе Паскаля

Как работает гидравлический подъемник для подъема автомобиля? Каков принцип работы гидравлических тормозов при снижении скорости автомобиля? Для понимания этого изучите принцип Паскаля.

Любая жидкость постоянно оказывает давление на все объекты, которые с ней соприкасаются. Вода, которую мы наливаем в стакан, будет оказывать давление на его стенки. Точно так же, если мы принимаем ванну в бассейне или в морской воде, вода в бассейне или в морской воде также оказывает давление на все наше тело.

Давление в жидкостях

Статья о давлении в жидкостях

В физике давление определяется как сила на единицу площади, причем направление силы перпендикулярно площади поверхности. Математически давление выражается уравнением P = F / A, где P = давление, F = сила и A = площадь поверхности. Единица измерения силы (F) — Ньютон (Н), единица измерения площади — квадратный метр (м²). Поскольку давление — ^это сила на единицу площади, единицей измерения давления является Н/м² ^. Другое название Н/м² ^— Паскаль (Па). Паскаль был использован в качестве единицы измерения давления в честь Блеза Паскаля.

Плотность и удельный вес

Статья о плотности и удельной плотности

Плотность

Одной из важных характеристик вещества является плотность. Плотность — это отношение массы к объему. Математически это записывается так:

ρ = м/В

ρ (ро) — греческая буква, обычно используемая для обозначения плотности, m — масса, а V — объём. Плотность однородной жидкости отличается от плотности однородного твёрдого тела. Железо, например, имеет одинаковую плотность в каждой части. В атмосфере Земли, чем выше уровень атмосферы от поверхности Земли, тем меньше её плотность, тогда как для морской воды, чем глубже она находится, тем больше её плотность. Плотность однородной жидкости может зависеть от таких факторов окружающей среды, как температура и давление.

Применение принципа Бернулли и уравнения Бернулли

Статья о применении принципа Бернулли и уравнения Бернулли.

Теорема Торричелли

Применение принципов Бернулли и уравнений Бернулли 1 Одно из применений уравнения Бернулли — расчет скорости вытекания жидкости из дна сосуда (см. рисунок).

Применим уравнение Бернулли в точке 1 (поверхность контейнера) и точке 2 (поверхность отверстия). Поскольку диаметр отверстия в дне контейнера значительно меньше диаметра контейнера, скорость жидкости на поверхности контейнера считается равной нулю (v1 ₌0). Поверхность контейнера и поверхность отверстия открыты, так что давление равно атмосферному давлению (P1 ₌P2 ₎. Таким образом, уравнение Бернулли для этого случая имеет вид:

Принцип Бернулли и уравнение Бернулли

Статья о принципе Бернулли и уравнении Бернулли.

Когда мы едем на мотоцикле, одежда, которую мы носим, откидывается назад. Иногда, если дует сильный ветер, дверь может закрыться сама собой. Хотя ветер дует снаружи дома, дверь находится внутри.

Это можно объяснить с помощью принципа Бернулли. Даниэль Бернулли (1700-1782) открыл принцип, который можно использовать для объяснения вышеописанного явления.

Принцип Бернулли