Fọ́múlá Ìtújáde àti Ìbáṣepọ̀ Ìtẹ̀síwájú
Nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ìmọ̀-ẹ̀rọ, òye ìṣàn omi ṣe pàtàkì. Àwọn èrò pàtàkì méjì tí a sábà máa ń lò láti ṣe àyẹ̀wò ìṣàn omi ni ìṣàn omi àti ìṣàn omi. Àpilẹ̀kọ yìí yóò ṣe àlàyé lórí fọ́ọ̀mù ìṣàn omi, ìṣàn omi ìṣàn omi, àti àwọn ìlò wọn ní onírúurú ẹ̀ka.
Ìtumọ̀ Débíìtì
Ìtújáde jẹ́ ìwọ̀n iye omi tí ń ṣàn kọjá ìpín-ẹ̀yà kan ní ìwọ̀n àkókò kan. Nínú ètò SI, a sábà máa ń wọn ìtújáde ní ìwọ̀n cubic mita fún ìṣẹ́jú-àáyá kan (m³/s) tàbí lita fún ìṣẹ́jú-àáyá kan (L/s). Fọ́múlá ìpìlẹ̀ fún ṣíṣírò ìtújáde (\(Q \)) ni:
\[ Q = A \igba v \]
iṣẹ́ mi:
– \( Q \) ni debiti naa,
– \(A \) ni agbegbe agbelebu ti sisan naa,
– \( v \) ni iyara sisan omi.
Ni awọn ọrọ miiran, itusilẹ jẹ abajade ti isodipupo agbegbe agbelebu-apakan ati iyara sisan omi.
Àpẹẹrẹ Ìṣirò Dẹ́bíìtì
Fún àpẹẹrẹ, ká sọ pé a ní páìpù kan tí ó ní ìwọ̀n iwọ̀n mítà 0,5 àti ìwọ̀n ìṣàn omi tí ó jẹ́ mítà 2 fún ìṣẹ́jú-àáyá kan. Àkọ́kọ́, a ṣírò agbègbè ìpín-ẹ̀gbẹ́ ti páìpù náà (\( A \)):
\[ A = \pi \left(\frac{d}{2}\right)^2 \]
\[ A = \pi \left(\frac{0,5}{2}\right)^2 \]
\[ A = \pi \times 0,25^2 \]
\[ A = \pi \times 0,0625 \]
\[ A \nf 0,196 \, \text{m}^2 \]
Lẹ́yìn náà, a ṣírò ìtújáde (\( Q \)):
\[ Q = A \igba v \]
\[ Q = 0,196 \, \text{m}^2 \times 2 \, \text{m/s} \]
\[ Q = 0,392 \, \text{m}^3/\text{s} \]
Nítorí náà, ìwọ̀n ìṣàn omi nínú paipu náà jẹ́ 0,392 mita onigun fún ìṣẹ́jú-àáyá kan.
Ìbáṣepọ̀ Ìtẹ̀síwájú
Ìgbékalẹ̀ ìtẹ̀síwájú jẹ́ ìlànà pàtàkì nínú ẹ̀rọ omi tó sọ pé nínú ìṣàn omi tí kò ṣeé kọ̀, ìtújáde omi náà gbọ́dọ̀ dúró ṣinṣin jákèjádò ìṣàn náà. Èyí túmọ̀ sí wípé ọjà agbègbè ìpín-ẹ̀yà àti iyàrá ìṣàn ní gbogbo ibi tí ìṣàn náà bá wà jẹ́ kan náà.
Fọ́múlá ìṣètò ìtẹ̀síwájú fún ìṣàn omi tí a kò lè kọ̀ sílẹ̀ ni:
\[ A_1 v_1 = A_2 v_2 \]
iṣẹ́ mi:
– \( A_1 \) ni agbegbe agbelebu ni aaye 1,
– \( v_1 \) ni iyara sisan ni aaye 1,
– \( A_2 \) ni agbegbe agbelebu ni aaye 2,
– \( v_2 \) ni iyara sisan ni aaye 2.
Àpẹẹrẹ Ìṣirò pẹ̀lú Ìbáṣepọ̀ Ìtẹ̀síwájú
Ká sọ pé a ní páìpù kan tí ó ti ní ìdíwọ́. Ní ojú ìwé 1, páìpù náà ní ìwọ̀n ìlà-oòrùn mítà 0,5 àti iyàrá ìṣàn omi mítà 2 fún ìṣẹ́jú-àáyá kan. Ní ojú ìwé 2, páìpù náà dín sí ìwọ̀n ìlà-oòrùn mítà 0,25. A fẹ́ rí iyàrá ìṣàn omi ní ojú ìwé 2.
Ni akọkọ, a ṣe iṣiro agbegbe agbelebu-apakan ni awọn aaye mejeeji:
\[ A_1 = \pi \left(\frac{d_1}{2}\right)^2 \]
\[ A_1 = \pi \left(\frac{0,5}{2}\right)^2 \]
\[ A_1 = \pi \igba 0,25^2 \]
\[ A_1 \nnkan bi 0,196 \, \ọrọ{m}^2 \]
\[ A_2 = \pi \left(\frac{d_2}{2}\right)^2 \]
\[ A_2 = \pi \left(\frac{0,25}{2}\right)^2 \]
\[ A_2 = \pi \igba 0,125^2 \]
\[ A_2 \nnkan bi 0,049 \, \ọrọ{m}^2 \]
Lẹ́yìn náà, a lo ìṣètò ìtẹ̀síwájú láti wá \( v_2 \):
\[ A_1 v_1 = A_2 v_2 \]
\[ 0,196 \igba 2 = 0,049 \igba v_2 \]
\[ 0,392 = 0,049 v_2 \]
\[ v_2 = \ frac {0,392}{0,049} \]
\[ v_2 \approx 8 \, \text{m/s} \]
Nítorí náà, iyàrá ìṣàn ní ojú ìwé kejì jẹ́ nǹkan bíi mítà mẹ́jọ fún ìṣẹ́jú-àáyá kan.
Lílo Ìdásílẹ̀ àti Ìtẹ̀síwájú Ìbáṣepọ̀
1. Àwọn Ètò Pínpín Omi: Àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ lo àwọn èrò ìtújáde àti ìtẹ̀síwájú láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ètò pípín omi tó munadoko, wọ́n sì ń rí i dájú pé omi ń ṣàn dáadáa nípasẹ̀ nẹ́tíwọ́ọ̀kì páìpù.
2. Ìtọ́jú Odò Ìrísí: Nínú ìrísí omi oko, ṣíṣírò ìtújáde omi ṣe pàtàkì gan-an láti rí i dájú pé àwọn ohun ọ̀gbìn gba omi tó yẹ.
3. Ilé-iṣẹ́ àti Ṣíṣe Ẹ̀rọ: Nínú ilé-iṣẹ́, ìṣàkóso ṣíṣàn omi bíi epo, gaasi, tàbí omi kẹ́míkà ṣe pàtàkì fún àwọn ìlànà iṣẹ́. Lílo ìgbékalẹ̀ ìtẹ̀síwájú ń ran lọ́wọ́ láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ètò ṣíṣàn omi tó munadoko.
4. Aerodynamics: Nínú àpẹẹrẹ ọkọ̀ òfúrufú àti ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, a lo ìlànà ìtẹ̀síwájú láti lóye afẹ́fẹ́ tó ń lọ káàkiri ilé kan, èyí tó ṣe pàtàkì fún mímú iṣẹ́ àti ìṣiṣẹ́ sunwọ̀n síi.
Ipa ti Awọn Okunfa Miiran
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìṣètò ìtẹ̀síwájú gbà pé omi tí kò ṣeé kọ̀ àti ìṣàn omi dúró ṣinṣin ni, ní ìṣe, àwọn ohun mìíràn bíi ìfúnpá, iwọ̀n otútù, àti àwọn ohun ìní omi tún ní ipa lórí ìṣàn omi. Fún àpẹẹrẹ, àwọn omi tí a lè kọ̀ bíi gáàsì máa ń ní àwọn ìyípadà iye omi pàtàkì pẹ̀lú àwọn ìyípadà nínú ìfúnpá. Nítorí náà, nínú àwọn ìwádìí tí ó díjú jù, ìṣètò ìtẹ̀síwájú gbọ́dọ̀ wà pẹ̀lú àwọn òfin thermodynamics àti ìṣètò omi ti ipò.
Ìkẹ́kọ̀ọ́ Ọ̀ràn: Ìṣàn Odò
Láti ṣàfihàn bí a ṣe ń lo ìtújáde omi àti ìṣètò ìtẹ̀síwájú omi, ẹ jẹ́ kí a gbé ìṣàn omi odò yẹ̀ wò. Ká sọ pé a fẹ́ mọ bí omi ṣe ń ṣàn ní àwọn ibi méjì tó yàtọ̀ síra lẹ́bàá odò náà. Ní ibi àkọ́kọ́, odò náà ní ìwọ̀n mítà mẹ́wàá ó sì ní ìwọ̀n jíjìn tó jẹ́ mítà méjì, pẹ̀lú ìwọ̀n ìṣàn omi tó jẹ́ mítà kan fún ìṣẹ́jú-àáyá kan. Ní ibi kejì, odò náà máa ń dín sí ìwọ̀n mítà márùn-ún àti ìwọ̀n jíjìn tó jẹ́ mítà mẹ́ta.
Àkọ́kọ́, a ṣírò ìtújáde ní ojú ìwé àkọ́kọ́ (\( Q_1 \)):
\[ A_1 = \text{width} \times \text{depth} \]
\[ A_1 = 10 \nígbà 2 \]
\[ A_1 = 20 \, \ọ̀rọ̀{m}^2 \]
\[ Q_1 = A_1 \igba v_1 \]
\[ Q_1 = 20 \igba 1 \]
\[ Q_1 = 20 \, \text{m}^3/\text{s} \]
Níwọ́n ìgbà tí ìṣàn omi náà gbọ́dọ̀ máa dúró ní ẹ̀bá odò náà, nígbà náà:
\[ Q_2 = Q_1 \]
\[ 20 \, \text{m}^3/\text{s} = A_2 \times v_2 \]
Pẹ̀lú agbègbè ìpín-ìpín ní ojú-ìwé kejì (\( A_2 \)):
\[ A_2 = \text{width} \times \text{depth} \]
\[ A_2 = 5 \nígbà 3 \]
\[ A_2 = 15 \, \ọ̀rọ̀{m}^2 \]
Nítorí náà, a rí iyàrá ìṣàn ní ojú ìwé kejì (\( v_2 \)):
\[ 20 = 15 \igba v_2 \]
\[ v_2 = \ frac {20}{15} \]
\[ v_2 \approx 1,33 \, \text{m/s} \]
Nítorí náà, ìwọ̀n ìṣàn omi ní ojú ibi kejì jẹ́ nǹkan bí mita 1,33 fún ìṣẹ́jú-àáyá kan.
Ipari
Lílóye ìwọ̀n ìṣàn omi àti àwọn ìṣètò ìtẹ̀síwájú jẹ́ pàtàkì fún ìṣàyẹ̀wò àti ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn ètò ìṣàn omi. Nípa lílo àgbékalẹ̀ \( Q = A \times v \) àti ìṣètò \( A_1 v_1 = A_2 v_2 \), a lè ṣe ìṣirò ìṣàn omi ní onírúurú ipò, láti àwọn páìpù ilé iṣẹ́ sí ìṣàn odò àdánidá. Àwọn ìlò àwọn èrò wọ̀nyí gbòòrò, wọ́n sì gbòòrò sí onírúurú ẹ̀ka ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ. Òye tó dára nípa ìṣàn omi kìí ṣe pé ó ń ran lọ́wọ́ láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ètò tó munadoko nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ń yanjú àwọn ìṣòro tó ní í ṣe pẹ̀lú ìṣàn omi nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́.
