Primer vprašanj o dinamiki tekočin

24 primerov vprašanj o dinamiki tekočin

Torricelijev izrek

1. Velika kad vsebuje vodo in ima pipo, kot je prikazano na sliki. Če je g = 10 ms^-2, potem je hitrost pršenja vode iz pipe ...

A. 3 ms^-1  

B. 8 ms^-1

C. 9 ms^-1

D. 30 ms^-1

E. 900 ms^-1

Razprava

Znano je :

Višina (v) = 85 cm – 40 cm = 45 cm = 0,45 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašal Hitrost pršenja vode iz pipe (v)

Jawab :

Torricellijev izrek navaja, da je hitrost vode, ki brizga skozi luknjo na razdalji h od vodne gladine, enaka hitrosti vode, ki prosto pada z višine h.

Hitrost vodnega pršenja se izračuna z uporabo formule za prosti pad. v_t² = 2 gh

v_t² = 2gh = 2(10)(0,45) = 9

v_t = √9 = 3 m/s

Pravilen odgovor je A.

2. Rezervoar za vodo vsebuje vodo in v steni je luknja (glej sliko). Hitrost vode, ko teče iz luknje, je ... (g = 10 ms^-2)

A. 12 ms^-1

B. 10 ms^-1

C. 6 ms^-1

D. 5 ms^-1

E. 2 ms^-1

Razprava

Znano je :

Višina (v) = 1,5 m – 0,25 m = 1,25 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašal Hitrost vode, ko pride iz luknje (v)

Jawab :

v_t² = 2gh = 2(10)(1,25) = 25

v_t = √25 = 5 m/s

Pravilen odgovor je D.

3. Rezervoar vsebuje vodo, visoko 1 meter (g = 10 ms)^-2) in na steni je luknja za puščanje (glej sliko). Hitrost vode, ki izteka iz luknje, je ...

A. 1 ms^-1

B. 2 ms^-1

C. 4 ms^-1

D. 8 ms^-1

E. 10 ms^-1

Razprava

Znano je :

Višina (v) = 1 m – 0,20 m = 0,8 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašal Hitrost vode, ko pride iz luknje (v)

Jawab :

v_t² = 2gh = 2(10)(0,8) = 16

v_t = √16 = 4 m/s

Pravilen odgovor je D.

4. Jeklenka je napolnjena z idealno tekočino. Na njeni steni, 20 cm od vrha, je majhna luknja (veliko manjša od prostornine jeklenke), skozi katero lahko tekočina izteka (kot je prikazano na sliki). Kolikšna je hitrost vodnega curka iz majhne luknje?

A. 1,0 ms^-1

B. 2,0 ms^-1

C. 3,0 ms^-1

D. 5,0 ms^-1

E. 5,5 ms^-1

Razprava

Znano je, da:

Razdalja luknje od površine (v) = 20 cm = 0,2 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašano: Hitrost vodnega curka iz majhne luknje

Odgovor:

Torricelijev izrek pravi, da je hitrost curka vode iz luknje enaka hitrosti vode, ki prosto pada z višine h. Matematično:

Pravilen odgovor je B.

5. Rezervoar za vodo ima velik prečni prerez z majhno luknjo pri A. Hitrost vode, ki izteka iz luknje A, je ...

A. neposredno sorazmerno s h

B. neposredno sorazmerno s h₁

C. je neposredno sorazmeren z √h

D. neposredno sorazmerno s h₂

E. je neposredno sorazmeren z (h₁ - h₂)

Razprava

Bernoullijeva enačba:

P₁ + 1/2 ρ v₁² + ρ gh₁ = P₂ + 1/2 ρ v₂² + ρ gh₂

Informacije: P₁ = tlak 1, v₁ = hitrost 1, h₁ = višina 1, ρ = gostota, g = gravitacijski pospešek, P₂ = tlak 2, v₂ = hitrost 2, h₂ = višina 2

To enačbo lahko uporabimo za izpeljavo enačbe za izračun hitrosti vode, ki izteka iz luknje A. Če je zgornja površina rezervoarja odprta, potem P₁ = zračni tlak nad vodno gladino. Če je v točki A majhna luknja, potem P₂ = zračni tlak zunaj majhne luknje. Zračni tlak kjerkoli v bližini rezervoarja mora biti enak, tako da P₁ = P₂Torej P₁ in P.₂ je mogoče odstraniti iz Bernoullijeve enačbe.

1/2 ρ v₁² + ρ gh₁ = 1/2 ρ v₂² + ρ gh₂

Odprtina v A je majhna, zato ima voda, ki izteka skozi odprtino, veliko hitrost, medtem ko je površina kadi velika, zato je hitrost padanja gladine vode majhna. Zato je vrednost v₂ se približa ničli, tako da je 1/2 ρ v₂² izločeno iz enačbe.

Opis: v₁ = hitrost vode, ki izteka iz luknje A, g = gravitacijski pospešek = 9,8 m/s², h = razdalja med luknjo A in vodno gladino.

Pravilen odgovor je C.

6. Cev vsebuje idealno tekočino. V steni sta dve majhni luknjici (veliko manjši od prečnega prereza cevi), skozi kateri tekočina brizga ven (kot je prikazano na sliki). Razmerje med x₁ in x₂ je ...

A. 2 : 3

B. 3 : 5

C. 2 : 5

O. 4 : 5

E. 3 : 4

Razprava

Najprej izračunajte hitrost vode, ki teče iz cevi. Torricelijev izrek pravi, da kHitrost vode, ki izteka iz cevi, je enaka hitrosti vode, ko prosto pada z višine, kjer je h₁ = 20 cm = 0,2 metra in v₂ = 50 cm = 0,5 metra.

Pravilen odgovor je D.

Enačba kontinuitete

7. Voda teče iz cevi A v cev B in nadaljuje v cev C. Razmerje med površino prečnega prereza cevi A in površino prečnega prereza cevi C je 8:3. Če je pretok v cevi A enak v, potem je pretok v cevi C ...

A. 3/8 v

B. V.

C. 8/3 v

D. 3 proti

E. 8 v

Razprava

Znano je, da:

Površina prečnega prereza A (A_A) = 8

Površina prečnega prereza C (A_C) = 3

Pretok v cevi A (v_A) = v

Vprašano: Pretok v cevi C (v_C)

Odgovor:

Formula za enačbo kontinuitete:

A_A v_A =A_C v_C

8 V = 3 V_C

v_C = 8/3 v

Pravilen odgovor je C.

8. Cev s premerom 12 cm se na enem koncu zoži na premer 8 cm. Če je hitrost pretoka v delu cevi z večjim premerom 10 cm/s, potem je hitrost pretoka na ožjem koncu ...

A. 22,5 cm/s

B. 4,4 cm/s

C. 2,25 cm/s

D. 0,44 cm/s

V. 0,225 cm/s

Razprava

Znano je, da:

Premer 1 (d₁) = 12 cm, polmer 1 (r₁) = 6 cm

Premer 2 (d₂) = 8 cm, polmer 2 (r₂) = 4 cm

Pretok 1 (v₁) = 10 cm/s

Vprašano: pretok 2 (v₂)

Odgovor:

Površina prečnega prereza 1 (A₁) = πr² = π6² = 36π cm²

Površina prečnega prereza 2 (A₂) = πr² = π4² = 16π cm²

Enačba kontinuitete tekočine:

A₁ v₁ =A₂ v₂

(36π)(10) = (16π)v₂

(36)(10) = (16) v₂

360 = (16) v₂

v₂ = 360 / 16

v₂ = 22,5 cm/s

Pravilen odgovor je A.

9. Tekočina teče skozi cev, kot je prikazano na naslednji sliki. Če je prečni prerez A₁ = 8 cm²,₂ = 2 cm² in hitrost pretoka tekočine v₂ = 2 m/s, potem je velikost v₁ je ...

A. 0,5 ms^-1

B. 1,0 ms^-1

C. 1,5 ms^-1

D. 2,0 ms^-1

E. 2,5 ms^-1

Razprava

Znano je :

Površina prečnega prereza 1 (A₁) = 8 cm²

Površina prečnega prereza 2 (A₂) = 2 cm²

Hitrost tekočine v prečnem prerezu 2 (v₂) = 2 m/s

Vprašal : hitrost tekočine v prečnem prerezu 1 (v₁)

Jawab :

Enačba kontinuitete tekočine :

A₁ v₁ =A₂ v₂

8 v₁ = (2)(2)

8 v₁ = 4

v₁ = 4 / 8 = 0,5 m/s

Pravilen odgovor je A.

10. Poglejte sliko! Če je premer večjega prečnega prereza dvakrat večji od premera manjšega prečnega prereza, je hitrost pretoka tekočine v majhni cevi …

A. 01 ms^-1

B. 04 ms^-1

C. 08 ms^-1

D. 16 ms^-1

E. 20 ms^-1

Razprava

Znano je :

Velik prečni premer (d₁) = 2

Velik polmer prečnega prereza (r₁) = ½ dneva₁ = ½ (2) = 1

Velika površina prečnega prereza (A₁) = πr₁² = π(1)² = π (1) = π

Majhen prečni premer (d₂) = 1

Majhen polmer prečnega prereza (r₂) = ½ dneva₂ = ½ (1) = ½

Majhna površina prečnega prereza (A₂) = πr₂² = π (1/2)² = π (1/4) = ¼ π

Hitrost pretoka tekočine v velikem prerezu (v₁) = 4 m/s

Vprašal : hitrost pretoka tekočine pri majhnih prerezih (v₂)

Jawab :

Enačba kontinuitete tekočine :

A₁ v₁ =A₂ v₂

π4 = ¼π(v)₂)

4 = ¼ (v₂)

v₂ = 8 m/s

Pravilen odgovor je C.

Bernoullijev princip in enačba

11. Spodnja trditev se nanaša na vzgonsko silo na letalu, in sicer ...

A. Zračni tlak nad krilom je večji od zračnega tlaka pod krilom.

B. Zračni tlak pod krili ne vpliva na vzgon letala.

C. Hitrost zračnega toka nad krilom je večja od hitrosti zračnega toka pod krilom.

D. Hitrost zračnega toka nad krilom je manjša od hitrosti zračnega toka pod krilom.

E. Hitrost zračnega toka ne vpliva na vzgon letala.

Razprava

Formula za tlak: P = F / A, kjer je P = tlak, F = sila, A = površina.

Na podlagi te formule je tlak neposredno sorazmeren s silo. Če je torej zračni tlak večji, bo večja tudi potisna sila zraka. Sila je tista, ki povzroča premikanje predmetov, ne tlak.

Bernoullijev princip pravi, da je tlak nizek, če je hitrost zraka visoka, in če je hitrost zraka nizka, je tlak visok.

Da se letalo dvigne, mora biti potisk zraka pod krilom večji. Potisk je večji, ko je zračni tlak pod krilom večji. Zračni tlak pod krilom je večji, ko je hitrost zraka pod krilom majhna.

Pravilen odgovor je C.

12. Bodite pozorni na naslednje trditve!

(1) vzgonska sila na letalu

(2) hidravlična črpalka

(3) sprej proti komarjem proti komarjem

(4) Baloni na vroč zrak lahko vzletijo

Zgornja trditev, katere načelo delovanja temelji na Bernoullijevem zakonu, je ...

A. (1) in (2)

B. (1) in (3)

C. (2) in (4)

D. (1), (2) in (4)

E. (1), (3) in (4)

Razprava

Trditve, katerih načela delovanja temeljijo na Bernoullijevem zakonu, so (1) vzgon na letalih in (3) škropilniki proti komarjem. (2) Hidravlične črpalke delujejo po načelu Pascalovega zakona. (4) Baloni na vroči zrak lahko vzletijo po načelu Arhimedovega zakona (lebdenje).

Pravilen odgovor je B.

13. Na sliki kompresor črpa vodo s tlakom 120 kPa v spodnjo cev (1) in teče navzgor s hitrostjo 1 m/s.^-1 (g = 10 ms^-2 in gostota vode je 1000 kg.m^-3). Tlak vode v zgornji cevi (II) je….

A. 52,5 kPa

B. 67,5 kPa

približno 80,0 kPa

D. 92,5 kPa

E. 107,5 kPa

Razprava

Znano je, da:

Velik polmer cevi (r)₁) = 12 cm

Majhen polmer cevi (r₂) = 6 cm

Vodni tlak v velikih ceveh (p₁) = 120 kPa = 120.000 pascalov

Hitrost vode v velikih ceveh (v₁) = 1 ms^-1

Višina velike cevi (v)₁) = 0 m

Majhna višina cevi (h₂) = 2 m

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 ms^-2

Gostota vode = 1000 kg.m^-3

Vprašano: Tlak vode v cevi 2 (p₂)

Odgovor:

Hitrost vode v cevi 2 se izračuna z uporabo enačbe kontinuitete:

A₁ v₁ =A₂ v₂

(πr₁²)(v₁) = (πr₂²)(v₂)

(r₁²)(v₁) = (r₂²)(v₂)

(r₁²)(v₁) = (r₂²)(v₂)

(12²)(1 m/s) = (6²)(v₂)

144 = 36 V₂

v₂ = 144/36

v₂ = 4 m/s

Tlak vode v cevi 2 se izračuna z uporabo Bernoullijeve enačbe:

14. Spodnja trditev o vzgonski sili na letalu je pravilna ...

A. Zračni tlak nad krilom je večji od zračnega tlaka pod krilom.

B. Zračni tlak pod krili ne vpliva na vzgon letala.

C. Hitrost zračnega toka nad krilom je večja od hitrosti zračnega toka pod krilom.

D. Hitrost zračnega toka nad krilom je manjša od hitrosti zračnega toka pod krilom.

E. Hitrost zračnega toka ne vpliva na vzgon letala.

Razprava

Primerjajte razpravo o prejšnjem vprašanju.

Pravilen odgovor je C.

15. Krila letala so zasnovana tako, da imajo največji vzgon navzgor, kot je prikazano na sliki. Če je v hitrost pretoka zraka in P zračni tlak, potem je v skladu z Bernoullijevim načelom zasnova narejena tako, da ...

A. v_A > v_B tako da P_A > P_B

B. v_A > v_B tako da P_A < P_B

C. v_A < v_B tako da P_A < P_B

D. v_A < v_B tako da P_A > P_B

E. v_A > v_B tako da P_A = P_B

Razprava

Da bi imelo krilo letala vzgon navzgor, mora biti potisk zraka na spodnji del krila večji od potiska na zgornji del krila.

Potisna sila pod krilom je večja, če je zračni tlak pod krilom večji.

Bernoullijev princip pravi, da je zračni tlak pod krilom velik, ko je hitrost zraka pod krilom majhna.

Torej v_A > v_B tako da P_A < P_B

Pravilen odgovor je B.

16. Bodite pozorni na naslednjo izjavo!

(1) venturimeter

(2) sprej proti komarjem proti komarjem

(3) barometer

(4) termometer

Izjava, povezana z uporabo Bernoullijevega zakona, je ...

A. (1) in (2)

B. (1) in (3)

C. (1) in (4)

D. (2) in (3)

E. (2) in (4)

Razprava

Trditve, katerih načelo delovanja temelji na Bernoullijevem zakonu, so (1) venturimeter in (2) razpršilec komarjev. (3) barometer, katerega načelo delovanja temelji na hidrostatičnem tlaku (4) živosrebrni ali alkoholni termometer, katerega načelo delovanja temelji na raztezanju.

Pravilen odgovor je A.

17. Bodite pozorni na naslednjo izjavo!

(1) hidravlična črpalka

(2) uplinjač

(3) venturimeter

(4) termometer

Orodja, katerih načelo delovanja temelji na Bernoullijevem zakonu, so ...

A. (1) in (2)

B. (1) in (3)

C. (1) in (4)

D. (2) in (3)

E. (2) in (4)

Razprava

Trditve, katerih načelo delovanja temelji na Bernoullijevem zakonu, so (2) uplinjači in (3) venturimetri. (1) hidravlične črpalke, katerih načelo delovanja temelji na hidrostatičnem tlaku, Pascalov zakon. (4) živosrebrni ali alkoholni termometri, katerih načelo delovanja temelji na raztezanju.

Pravilen odgovor je D.

18. Poglejte naslednjo sliko!

Velika cev je 5 m nad tlemi, majhna cev pa 1 m nad tlemi. Pretok vode v veliki cevi je 36 km/h.^-1 s tlakom 9,1 x 10⁵ Pa, medtem ko je tlak v majhni cevi 2.10⁵ Pa, potem je hitrost vode v majhni cevi ... (gostota vode = 10³ kg.m^-3)

A. 10 ms^-1

B. 20 ms^-1

C. 30 ms^-1

D. 40 ms^-1

E. 50 ms^-1

Razprava

Znano je, da:

Vodni tlak v velikih ceveh (p₁) = 9,1 x 10⁵ Pascal = 910.000 pascalov

Tlak vode v majhnih ceveh (p₂) = 2 x 10⁵ Pascal = 200.000 pascalov

Hitrost vode v velikih ceveh (v₁) = 36 km/h = 36(1000)/(3600) = 36000/3600 =10 m/s

Višina velike cevi (v)₁) = -4 metre

Majhna višina cevi (h₂) = 0 meter

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 ms^-2

Gostota vode = 1000 kg.m^-3

Vprašano: Hitrost vode v majhni cevi (v₂)

Odgovor:

Hitrost vode v majhni cevi (v₂) se izračuna z uporabo Bernoullijeve enačbe:

Pravilen odgovor je D.

19. Cev s polmerom 15 cm je povezana z drugo cevjo s polmerom 5 cm. Obe sta v vodoravnem položaju. Če je pretok vode v veliki cevi 1 m/s^-1 pri tlaku 10⁵ N m^-2 , potem je tlak v cevi majhen (gostota vode 1 gr cm^-3 ) je …

A. 10.000 Nm^-2

B. 15.000 Nm^-2

C. 30.000 Nm^-2

D. 60.000 Nm^-2

E. 90.000 Nm^-2

Razprava

Znano je, da:

Velik polmer cevi (r)₁) = 15 cm = 0,15 m

Majhen polmer cevi (r₂) = 5 cm = 0,05 m

Vodni tlak v velikih ceveh (p₁) = 10⁵ N m^-2 = 100.000 Nm^-2

Hitrost vode v velikih ceveh (v₁) = 1 ms^-1

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 ms^-2

Gostota vode = 1 gr cm^-3 = 1000 kg m^-3

Obe cevi sta v vodoravnem položaju, tako da je razlika v višini cevi (Δh) = 0.

Vprašano: Tlak v majhni cevi (p₂)

Odgovor:

Hitrost vode v cevi 2 se izračuna z uporabo enačbe kontinuitete:

A₁ v₁ =A₂ v₂

(πr₁²)(v₁) = (πr₂²)(v₂)

(r₁²)(v₁) = (r₂²)(v₂)

(0,15²)(1 m/s) = (0,05²)(v₂)

0,0225 = 0,0025 V₂

v₂ = 0,0225/0,0025

v₂ = 9 m/s

Tlak v majhni cevi (p₂) se izračuna z uporabo Bernoullijeve enačbe:

Pravilen odgovor je D.

Bernoullijev princip

20. Oglejte si spodnjo sliko razpršilnika proti komarjem! P predstavlja tlak, v pa pretok tekočine proti komarjem. Da bi tekočino proti komarjem iztisnili ven, morate ...

A. v_A = v_B in P._A = P_B

B. v_A > v_B in P._A > P_B

C. v_A > v_B in P._A < P_B

D. v_A < v_B in P._A > P_B

E. v_A < v_B in P._A < P_B

Razprava

v_A > v_B

p_A < str._B

Pravilen odgovor je C.

21. Krila letala so zasnovana tako, da maksimizirajo vzgon, kot je prikazano na sliki. Če je v hitrost pretoka zraka in P zračni tlak, potem je v skladu z Bernoullijevim načelom zasnova zasnovana tako, da ...

A. v_A > v_B tako da P_A > P_B

B. v_A > v_B tako da P_A < P_B

C. v_A < v_B tako da P_A < P_B

D. v_A < v_B tako da P_A > P_B

E. v_A > v_B tako da P_A = P_B

Razprava

Da bi imelo krilo letala vzgon navzgor, mora biti potisk zraka na spodnji del krila večji od potiska na zgornji del krila.

Potisk na spodnji strani krila je večji, če je zračni tlak na spodnji strani krila večji. P = F/A, kjer je tlak P premo sorazmeren s F. Če je tlak večji, je tudi sila večja.

Bernoullijev princip pravi, da je zračni tlak pod krilom velik, ko je hitrost zraka pod krilom majhna.

Torej v_A > v_B tako da P_A < P_B

Pravilen odgovor je B.

Torriceli

22. 100 cm visok rezervoar za vodo je popolnoma napolnjen z vodo. Odprtina Q se nahaja 10 cm nad površino tal. Vodoravna razdalja (x) vodnega curka je…

A. 0,2 m

B. 0,3 m

približno 0,6 m

D. 0,9 m

V. 1,0 m

Razprava

Znano je, da:

Razdalja luknje od vodne gladine (v) = 100 cm – 10 cm = 90 cm = 0,9 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašano: Razdalja vodoravnega vodnega curka (x)

Odgovor:

Hitrost vode, ki teče iz luknje

Torricelijev izrek pravi, da je hitrost vodnega curka, ki prihaja iz luknje, enaka hitrosti vode, ki prosto pada z višine h. Matematično:

Opis: v = hitrost, g = gravitacijski pospešek, h = jluknja Arak z vodne površine

Hitrost vodnega curka, ki prihaja iz luknje:

Časovni interval, v katerem voda doseže površino tal

Gibanje vode iz luknje, dokler ne doseže tal, je parabolično gibanje, kjer je trajektorija takšna, kot je prikazana na sliki ob strani. Parabolično gibanje sestavljata dve vrsti gibanja, in sicer navpično in vodoravno gibanje. Vodoravno gibanje se analizira kot enakomerno linearno gibanje in gibanje v navpični smeri se v tem primeru analizira kot gibanje prostega padca.

Najprej izračunajte časovni interval, ko je voda v zraku, z uporabo formule prostega pada.

Znano je, da:

Višina luknje (y) = 10 cm = 0,1 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašano: časovni interval (t)

Odgovor:

y = 1/2 gt²

0,1 = 1/2 (10) t²

0,1 = 5 t²

t² = 0,1/5

t² = 0,02

t = √0,02 sekunde

Vodoravna razdalja (x)

Znano je, da:

Začetna hitrost (v_o = v_ox) = 3√2 m/s

Časovni interval (t) vode v zraku = √0,02 sekunde

Vprašano: Jhorizontalni arak (x)

Odgovor:

v = x / t

x = vt = (3√2)(√0,02) = (3)(1,41)(0,14) = 0,59 = 0,6 metra

Pravilen odgovor je C.

23. Poglejte si naslednjo sliko!

Rezervoar vsebuje vodo do višine 1 m. V točki P v steni rezervoarja je zelo majhna luknja, zato je hitrost vode, ki izteka ven, ... (g = 10 m/s)^-2)

A. 5 ms^-1

B. 4 ms^-1

C. 2,5 ms^-1

D. 2 ms^-1

E. 1,5 ms^-1

Razprava

Znano je, da:

Razdalja luknje od vodne gladine (v) = 100 cm – 80 cm = 20 cm = 0,2 metra

Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²

Vprašano: Hitrost izpusta vode (v)

Odgovor:

Hitrost vodnega curka, ki prihaja iz luknje:

Pravilen odgovor je D.

Venturimeter

24. Večji del venturimetrske cevi ima prečni prerez A₁ = 6 cm² in manjši del cevi ima prečni prerez A₂ = 5 cm²Hitrost vode, ki vstopa v venturimetrsko cev, je ... h = 20 cm, g = 10 m/s².
A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
V. 6 m/s
Razprava:

Pravilen odgovor je B.

 

Vir vprašanja:

Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo