Động lực học lỏng là một nhánh hấp dẫn của vật lý mà xử lý các chất lỏng (liquid và khí) chuyển động. Một trong những nguyên tắc quan trọng nhất trong lĩnh vực này là sự cân bằng của Bernoulli, mô tả mối quan hệ giữa áp suất, vận tốc và chiều cao trong chất lỏng chảy. Bài này nhắm vào việc phá vỡ sự cân bằng của Bernoulli và hàm ý của nó trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Sự cân bằng của Bernoulli là gì?

Sự cân bằng của Bernoulli bắt nguồn từ nguyên tắc bảo tồn năng lượng và được thể hiện như sau:

P + 1⁄2v2 + gh = hằng số

Trong phương trình này:

  • P = áp suất được tác động bởi chất lỏng (in Pascals)
  • = mật độ của chất lỏng (theo kg/m3)
  • v = vận tốc của chất lỏng (theo m/s)
  • g = gia tốc do trọng lực (pproximate 9.81 m/s2)
  • h = chiều cao trên một cấp tham chiếu (theo mét)

Tính toán của Bernoulli cho thấy sự gia tăng tốc độ của chất lỏng xảy ra cùng một lúc với giảm áp suất hoặc năng lượng tiềm năng.

Chương trình của Bernoulli

Sự cân bằng của Bernoulli có rất nhiều ứng dụng trong kỹ thuật và vật lý.

  • Động lực học:) Hình dạng của cánh máy bay được thiết kế để tạo ra sự khác biệt về áp suất không khí, cho phép máy bay cất cánh khỏi mặt đất.
  • Hiểu được dòng chảy trong ống giúp các kỹ sư thiết kế hệ thống hiệu quả để cung cấp nước và đường thoát nước.
  • Hiệu ứng Venturi:) Nguyên tắc này được quan sát trong các thiết bị đo tốc độ chảy dịch, chẳng hạn như bộ chế hòa khí và máy tạo định vị.
  • Các ứng dụng y khoa:) Nguyên tắc của Bernoulli được dùng trong nhiều thiết bị y tế khác nhau, bao gồm các công cụ đo lường lưu lượng máu.

Hiểu được sự cân bằng của Bernoulli

Để nắm bắt đầy đủ các phương trình của Bernoulli, nó cần thiết để hiểu các thành phần của nó và tầm quan trọng của chúng trong động lực lỏng.

Áp lực (P)

Áp suất là thước đo lực tác động của dịch trên mỗi đơn vị trong động lực lỏng, sự khác biệt áp lực điều khiển chuyển động, biến nó thành thành phần quan trọng của đạo hàm Bernoulli.

Tốc độ (v)

Tốc độ biểu thị tốc độ của chất lỏng theo một hướng đã định. và ngược lại.

Cao (h)

Chiều cao trong công trình của Bernoulli biểu thị năng lượng tiềm năng của chất lỏng do độ cao của nó. chất lỏng ở độ cao cao cao hơn có nhiều năng lượng tiềm năng hơn, có thể chuyển đổi thành năng lượng động khi nó chảy xuống.

Sự cân bằng của Bernoulli

Sự thoái hóa của đạo hàm Bernoulli bao gồm việc áp dụng nguyên tắc bảo tồn năng lượng cho dòng chảy của một chất lỏng không thể nén.

  • Hãy xem xét một yếu tố lỏng di chuyển dọc theo dòng suối.
  • Khi dịch chuyển, nó sẽ thay đổi áp suất, vận tốc và chiều cao.
  • Bằng cách áp dụng nguyên tắc năng lượng làm việc, chúng tôi có thể liên kết các công việc được thực hiện bởi các lực áp lực để thay đổi động lực và tiềm năng năng năng.
  • Sau khi đơn giản hóa các phương trình, chúng ta đến với sự cân bằng của Bernoulli.

Giới hạn của sự cân bằng Bernoulli

Trong khi sự cân bằng của Bernoulli là một công cụ mạnh mẽ, nó có giới hạn của nó, chủ yếu áp dụng cho các chất lỏng lý tưởng và giả định như sau:

  • Dịch không thể nén được.
  • Dòng chảy ổn định và dọc theo dòng suối.
  • Không có sự mất mát ma sát ( Hiệu ứng cá heo).
  • Tác động của sự nhiễu loạn là không đáng kể.

Trong các ứng dụng trong thế giới thực, sự lệch lạc từ những giả định này có thể dẫn đến sự thiếu chính xác. các kỹ sư thường sử dụng các sửa chữa hoặc mô hình thay thế để giải thích cho các yếu tố này.

Kết luận

Hệ thống cân bằng của Bernoulli là một khái niệm cơ bản về động lực học lỏng cung cấp sự hiểu biết quý giá về hành vi của chất lỏng chuyển động. bằng cách hiểu các thành phần và ứng dụng của nó, học sinh và giáo viên có thể hiểu được tầm quan trọng của cơ học dịch trong nhiều lĩnh vực khác nhau. dù trong khí động lực học, thủy lực hay y học, các nguyên tắc bắt nguồn từ sự cân bằng của Bernoulli tiếp tục định hình hành vi dịch.