14: Mitambo ya maji

Last updated
Save as PDF

Page ID: 177026

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Piga picha mwenyewe ukitembea pwani kwenye pwani ya mashariki ya Marekani. Hewa harufu ya chumvi bahari na jua hupunguza mwili wako. Ghafla, tahadhari inaonekana kwenye simu yako ya mkononi. Unyogovu wa kitropiki umeunda kuwa kimbunga. Shinikizo la anga limeshuka hadi karibu 15% chini ya wastani. Matokeo yake, watabiri wanatarajia mvua kubwa, upepo zaidi ya 100 mph, na mamilioni ya dola katika uharibifu. Unapojiandaa kuhama, unajiuliza: Je, kushuka kidogo kwa shinikizo kunaweza kusababisha mabadiliko makubwa katika hali ya hewa?

Shinikizo ni jambo la kimwili ambalo linawajibika kwa zaidi ya hali ya hewa tu. Mabadiliko katika shinikizo husababisha masikio “pop” wakati wa kuchukua katika ndege. Mabadiliko katika shinikizo yanaweza pia kusababisha scuba mbalimbali kuteseka machafuko wakati mwingine mbaya inayojulikana kama “bends,” ambayo hutokea wakati nitrojeni kufutwa katika maji ya mwili katika kina uliokithiri anarudi hali ya gesi mwilini kama nyuso diver. Shinikizo liko katika moyo wa matukio yanayoitwa buoyancy, ambayo husababisha balloons ya hewa ya moto kuongezeka na meli kuelea. Kabla ya kuelewa kikamilifu jukumu ambalo shinikizo linacheza katika matukio haya, tunahitaji kujadili majimbo ya suala na dhana ya wiani.

14.1: Prelude kwa Fluid Mechanics
Piga picha mwenyewe ukitembea pwani kwenye pwani ya mashariki ya Marekani. Hewa harufu ya chumvi bahari na jua hupunguza mwili wako. Ghafla, tahadhari inaonekana kwenye simu yako ya mkononi. Unyogovu wa kitropiki umeunda kuwa kimbunga. Shinikizo la anga limeshuka hadi karibu 15% chini ya wastani. Matokeo yake, watabiri wanatarajia mvua kubwa, upepo zaidi ya 100 mph, na mamilioni ya dola katika uharibifu.
14.2: Maji, Wiani, na Shinikizo (Sehemu ya 1)
Maji ni hali ya suala ambalo linazalisha kwa upande wa pili au vikosi vya kukata. Liquids na gesi ni maji yote. Statics ya maji ni fizikia ya maji ya stationary. Uzito wiani ni wingi kwa kitengo kiasi cha dutu au kitu wakati shinikizo ni nguvu kwa kila kitengo perpendicular eneo ambalo nguvu hutumiwa. Shinikizo kutokana na uzito wa kioevu cha wiani wa mara kwa mara hutolewa na bidhaa ya kina cha kioevu, wiani, na kuongeza kasi kutokana na mvuto.
14.3: Maji, Wiani, na Shinikizo (Sehemu ya 2)
Shinikizo hufafanuliwa kwa majimbo yote ya suala, lakini ni muhimu hasa wakati wa kujadili maji. Tabia muhimu ya maji ni kwamba hakuna upinzani mkubwa kwa sehemu ya nguvu inayotumika sambamba na uso wa maji. Molekuli ya maji inapita tu ili kuzingatia nguvu ya usawa. Nguvu inayotumiwa perpendicular kwa uso compresses au expands maji.
14.4: Kupima Shinikizo
Shinikizo la kupima ni shinikizo la jamaa na shinikizo la anga. Shinikizo kamili ni jumla ya shinikizo la kupima na shinikizo la anga. Manometers ya wazi ya tube ina zilizopo U-umbo na mwisho mmoja daima ni wazi. Wao hutumiwa kupima shinikizo. Barometer ya zebaki ni kifaa kinachopima shinikizo la anga. Kitengo cha SI cha shinikizo ni pascal (Pa), lakini vitengo vingine kadhaa hutumiwa kawaida.
14.5: Kanuni ya Pascal na Hydraulics
Shinikizo ni nguvu kwa eneo la kitengo. Mabadiliko katika shinikizo yanayotumiwa kwenye maji yaliyofungwa yanaambukizwa bila kupunguzwa kwa sehemu zote za maji na kuta za chombo chake. Mfumo wa majimaji ni mfumo wa maji uliofungwa unaotumiwa kutumia nguvu.
14.6: Kanuni ya Archimedes na Buoyancy
Nguvu ya buoyant ni nguvu ya juu ya kitu chochote katika maji yoyote. Nguvu ya buoyant daima iko na hufanya juu ya kitu chochote kilichoingizwa ama sehemu au kabisa katika maji. Kanuni ya Archimedes inasema kwamba nguvu ya buoyant juu ya kitu ni sawa na uzito wa maji ambayo hutoka.
14.7: Dynamics ya maji
Kiwango cha mtiririko Q hufafanuliwa kama kiasi V inapita nyuma uhakika katika wakati t. kitengo SI cha kiwango cha mtiririko ni (m ^ 3) /s, lakini viwango vingine inaweza kutumika, kama vile L/min. Kiwango cha mtiririko na kasi ni kuhusiana na bidhaa ya eneo la msalaba wa mtiririko kwa kasi yake ya wastani. Equation ya kuendelea inasema kwamba kwa maji yasiyotumiwa, wingi unaoingia ndani ya bomba lazima ufanane na wingi unaotoka nje ya bomba.
14.8: Ulinganisho wa Bernoulli
Equation ya Bernoulli inasema kuwa shinikizo ni sawa katika pointi zozote mbili katika maji yasiyo na msuguano usio na msuguano. Kanuni ya Bernoulli ni equation ya Bernoulli inayotumika kwa hali ambazo urefu wa maji ni mara kwa mara. Kanuni ya Bernoulli ina maombi mengi, ikiwa ni pamoja na uingizaji na upimaji wa kasi.
14.9: Viscosity na Turbulence
Katika kifungu hiki, tunaanzisha nguvu za msuguano ambao hufanya juu ya maji katika mwendo. Kwa mfano, maji yanayotembea kupitia bomba yanakabiliwa na upinzani, aina ya msuguano, kati ya maji na kuta. Msuguano pia hutokea kati ya tabaka tofauti za maji. Vikosi hivi vya kupinga huathiri jinsi maji yanayotembea kupitia bomba.
14E: Mitambo ya maji (Mazoezi)
14.S: Mitambo ya maji (muhtasari)

Thumbnail: Fog (maji chembe) upepo handaki taswira ya NACA 4412 airfoil katika mtiririko chini kasi (Re=20.000) (CC SA-BY 3.0; Georgepehli).