Mechanika płynów

Содержание

Слайд 2

Charakterystyka płynów Płyn to: substancja zdolna do przepływu, przyjmuje kształt naczynia

Charakterystyka płynów

Płyn to:
substancja zdolna do przepływu,
przyjmuje kształt naczynia w którym się

znajduje,
może działać siłą prostopadłą do jej powierzchni,
brak regularnego układu atomów (cząsteczek), rozciągającego się tak daleko jak w ciele stałym.

ciała fizyczne

ciała stałe

płyny

ciecze

gazy

Czy takie scharakteryzowanie jest łatwe wystarczające?

Слайд 3

Smoła - „Pitch drop experiment” University of Queensland - Profesor Thomas

Smoła - „Pitch drop experiment”

University of Queensland - Profesor Thomas Parnell

w 1927 roku zapoczątkował wieloletni eksperyment, ilustrujący ciekłość i bardzo wysoką lepkość smoły.
W 1930 roku smoła przedostała się do końca szyjki lejka i została obcięta.

Po 7 kropli zapewniono stabilizację temperatury. 17 kwietnia 2014 roku, 9 kropla dotknęła kropli 8, a 24 kwietnia 2014 została od niej odseparowana podczas wymiany zlewki.

* Lepkość smoły jest 230·109 razy większa od lepkości H2O. Eksperyment potrwa jeszcze ponad 100 lat.

Слайд 4

Gęstość Gęstość to cecha materiałowa, która jest miarą ilości (masy) substancji

Gęstość

Gęstość to cecha materiałowa, która jest miarą ilości (masy) substancji w

jednostce objętości.
Próbka jest dużo większa niż rozmiary atomów, a jej struktura jest „gładka” (ma stałą gęstość).

jednostką gęstości:

Слайд 5

Ciężar właściwy Ciężar właściwy definiowany jest jako stosunek ciężaru ciała do

Ciężar właściwy

Ciężar właściwy definiowany jest jako stosunek ciężaru ciała do jego

objętości.

γ (T) dla wody

γ (T) dla powietrza

lub:

Слайд 6

Ciśnienie Ciśnienie definiuje się jako stosunek siły działającej na pewną powierzchnię

Ciśnienie

Ciśnienie definiuje się jako stosunek siły działającej na pewną powierzchnię do

jej pola powierzchni.
W przypadku równomiernie rozłożonego nacisku działającego na płaską powierzchnię.

W układzie SI Pascal jest jednostką gęstości:
p[Pa]

Слайд 7

? Komu lepiej jest dać się podeptać

?

Komu lepiej jest dać się podeptać

Слайд 8

Prawo Pascala Jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) znajdujący się w

Prawo Pascala

Jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) znajdujący się w zamkniętym

zbiorniku wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to (pomijając ciśnienie hydrostatyczne) ciśnienie wewnątrz tego zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.

Blaise Pascal

Слайд 9

Prawo Pascala - zastosowania

Prawo Pascala - zastosowania

Слайд 10

Paradoks Pascala Doświadczenie zostało wykonane publicznie przez Blaise Pascala w 1648

Paradoks Pascala

Doświadczenie zostało wykonane publicznie przez Blaise Pascala w 1648 roku.

Udowodnił on, że ciśnienie zależy od wysokości słupa cieczy, a nie od ilości cieczy (co w tamtych czasach było stwierdzeniem paradoksalnym).
Слайд 11

p0 Ciśnienie hydrostatyczne => lub S h ρ Wyprowadzenie wzoru:

p0

Ciśnienie hydrostatyczne

=>

lub

S

h

ρ

Wyprowadzenie wzoru:

Слайд 12

Ciśnienie hydrostatyczne

Ciśnienie hydrostatyczne

Слайд 13

Naczynia połączone

Naczynia połączone

Слайд 14

Naczynia połączone

Naczynia połączone

Слайд 15

Parcie hydrostatyczne Parcie hydrostatyczne jest to siła nacisku jaką płyn wywiera

Parcie hydrostatyczne

Parcie hydrostatyczne jest to siła nacisku jaką płyn wywiera na

daną powierzchnię. Siła ta jest prostopadła (normalna) do powierzchni.

Dla powierzchni płaskich oraz stałej wartości ciśnienia w każdym punkcie tej powierzchni:

Слайд 16

Parcie hydrostatyczne

Parcie hydrostatyczne

Слайд 17

Ciśnienie atmosferyczne Ciśnienie atmosferyczne to stosunek wartości siły, z jaką słup

Ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie atmosferyczne to stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza

naciska na powierzchnię Ziemi (innej planety), do powierzchni, na jaką ten słup naciska. W górach ciśnienie jest niższe niż na nizinach, ponieważ słup powietrza ma różne wysokości (oraz różną gęstość na różnych wys.).
Слайд 18

Przykład Początkujący płetwonurek na głębokości L nabiera w płuca pełno powietrza,

Przykład

Początkujący płetwonurek na głębokości L nabiera w płuca pełno powietrza, po

czym porzuca on aparat tlenowy i wypływa na powierzchnię nie wypuszczając przy tym powietrza z płuc. Gdy nurek dociera do powierzchni wody, różnica pomiędzy ciśnieniem działającym na niego z zewnątrz, a ciśnieniem powietrza w jego płucach jest równa 9,3 kPa. Na jakiej głębokości nurek porzucił aparat tlenowy?

Zaraz po wdechu ciśnienie powietrza w płucach nurka wynosiło:

na powierzchni, różnica ciśnienia w płucach i ciśnienia zewnętrznego wynosiła:

otrzymujemy stąd:

Rozwiązanie:

Ciśnienie 9,3 kPa to około 9% ciśnienia atmosferycznego. Jest ono wystarczające aby rozerwać płuca! A 2-3 ml/kg powietrza we krwi może okazać się śmiertelne.

Слайд 19

Pomiar ciśnienia Przyrządy do pomiaru ciśnienia BAROMETRY do pomiaru ciśnienia atmosferycznego

Pomiar ciśnienia

Przyrządy do pomiaru ciśnienia

BAROMETRY
do pomiaru ciśnienia
atmosferycznego

MANOMETRY
do pomiaru różnicy ciśnień np.
ciśnienia

w oponach samochodowych

Bardziej szczegółowy podział:
absolutne, bezwzględne (barometry) – wskazują ciśnienie w odniesieniu do próżni,
różnicowe – wskazują różnicę ciśnień,
względne (manometry) – wskazują ciśnienie względem ciśnienia otoczenia (większe od niego),
wakuometry – wskazują ciśnienie względne, mniejsze od ciśnienia otoczenia (podciśnienie),
manowakuometry – wskazują ciśnienie względne większe oraz mniejsze od ciśnienia otoczenia.

Слайд 20

Barometry Evangelista Toricelli zbudował w 1643 r. pierwszy barometr rtęciowy. lewarowy naczyniowy

Barometry

Evangelista Toricelli
zbudował w 1643 r. pierwszy barometr rtęciowy.

lewarowy

naczyniowy

Слайд 21

Manometry Manometr z rurką Bourdona: 1 – koło zębate sprzężone z

Manometry

Manometr z rurką Bourdona:
1 – koło zębate sprzężone z wskazówką (6),
2

– dźwignia zębata,
3 – oś obrotu dźwigni zębatej (2),
4 – cięgno,
5 – sprężysta rurka,
6 – wskazówka,
7 – uchwyt,
8 – gwint do mocowania.

Manometr hydrostatyczny tzw. „U-rurka”.

Manometr membranowy:
1 – koło zębate sprzężone z wskazówką (5),
2 – trzpień z zębatką połączony z membraną (3),
4 – korpus,
5 – wskazówka.

Слайд 22

Półkule magdeburskie Otton von Guricke 8 maja 1654r

Półkule magdeburskie

Otton von Guricke 8 maja 1654r

Слайд 23

Prawo Archimedesa „Każde ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na ciężarze

Prawo Archimedesa

„Każde ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na ciężarze tyle

ile wynosi ciężar cieczy wypartej przez to ciało.”

Ciężar ciała zanurzonego jest równy ciężarowi wypartej przez nie cieczy.

Слайд 24

Prawo Archimedesa Gęstość srebra i złota: ρAg = 10490 kg/m3 ρAu = 19300 kg/m3

Prawo Archimedesa

Gęstość srebra i złota:
ρAg = 10490 kg/m3
ρAu = 19300 kg/m3

Слайд 25

Pływanie ciał (unoszenie w powietrzu)

Pływanie ciał (unoszenie w powietrzu)