Скорость потока и уравнение непрерывности

Физика > Скорость потока и уравнение непрерывности

Скорость потока – количество жидкости, проходящее через площадь за конкретный временной отрезок.

Задача обучения

• Вычислить скорость потока на основе скорости и площади или потраченного времени. Также объяснить применение непрерывности в характеристике свойств жидкости и ее движения.

Основные пункты

• Скорость потока можно выразить в терминах площади поперечного сечения и скорости или времени и объема.
• Жидкости не сжимаются, поэтому скорость потока в область должна соответствовать той же скорости, но из области.
• Уравнение непрерывности показывает меру увеличения скорости жидкости, если ей приходится течь сквозь меньшую область.
• По поведению газы часто напоминают жидкости, но они не выступают несжимаемыми, поэтому к ним нельзя применить уравнение непрерывности.

Термины

• Непрерывность – отсутствие прерывания.
• Несжимаемый – нельзя сдавить или сжать.

Скорость потока жидкости обозначает объем, проходящий по поверхности в конкретный временной промежуток. Измерение скорости потока обозначается буквой Q.

Скорость потока

Скорость движения потока определяется формулой как Q = vа (Q – скорость потока, v – скорость жидкости, a – площадь поперечного сечения пространства, через которое протекает жидкость). Также можно использовать: Q = V/t (Q – скорость потока, V – объем жидкости, t – потраченное время).

Непрерывность

Уравнение непрерывности срабатывает в том случаем, если поток приравнивается к объему: Q₁ = Q₂.

Применяя условия для жидкости, можно использовать уравнение непрерывности, чтобы решить проблему в других условиях

Это можно выразить как A₁ х v₁ = A₂ х v₂. Уравнение непрерывности можно использовать для любой несжимаемой жидкости. Из-за отсутствия сжатости, поступающая жидкость должна соответствовать исходной.

Использование уравнения непрерывности

Можно наблюдать действие уравнения непрерывности даже в садовом шланге. Вода протекает внутри и набирает максимальную скорость, когда достигает узкого проема. То есть, чем меньше площадь поперечного течения, тем стремительнее поток. Если поток (Q) остается постоянным, когда площадь (А) уменьшается, то скорость (v) должна увеличиваться пропорционально. Например, если сопло шланга достигает половины его площади, то скорость обязана удваиваться, чтобы поддерживать непрерывный поток.

---