post

Закон на Бернули – константа и уравнение на Бернули

Закон на Бернули е физична закономерност дефинирана от швейцарския физик Даниел Бернули през 18 век, която се изразява математически с уравнението на Бернули.

Теоретична постановка

Като начало ще съставим теоретична постановка, на базата на която, ще изведем уравнението на Бернули.

В стационарен поток на идеален флуид може мислено да се отдели произволна токова тръба. Между две нейни различни сечения Sи S2, на разстояние l едно от друго, има затворен обем течност. За безкрайно малко време dt, флуидът ще се придвижи по посока на токовите линии. При това негово движение, горното му сечение ще се премести на безкрайно малко разстояние dl1, а долното – на dl2.

Идеалният флуид е несвиваем, от което следва, че освободеният обем V в горната част на тръбата, е равен на новозапълнения обем V в долната част.

Силите, които действат върху сечението на флуида могат да са насочени в различни посоки. Затова всяка една от тях може да се представи като сума от нормална сила (перпендикулярна на сечението) и тангенциална сила (допирателна към сечението). Към движението на идеален флуид отношение имат нормалните сили на натиск, които създават външното налягане и силата на тежестта.

Уравнение на Бернули

Общата … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Идеален флуид. Стационарно течение. Токова тръба

Идеален флуид е понятие, под което ще разбираме идеална течност, а за идеален газ ще дефинираме съвсем различно определение в друга публикация.

Идеален флуид е такъв, който е абсолютно несвиваем и невискозен. Когато се разглежда неговото движение, могат да бъдат пренебрегнати процесите на топлооблен. Дисциплината във физиката, която се занимава с това се нарича хидродинамика, а тя е част от механиката на флуидите.

Когато става дума за движение на несвиваеми флуиди, плътността (ρ) обикновено има еднакви стойности за всички обеми от всеки участък на потока.

Стационарно течение на идеален флуид

Движение на идеален флуид (течност), при което скоростта ѝ във всяка точка от пространството остава постоянна във времето, се нарича стационарно течение.

При движението на идеален флуид, всяка точка от пространството, през която минава движещата се течност, се характеризира с определена скорост v. Скоростта се изобразява като вектор с определена дължина и посока. Всички вектори формират поле на вектора на скоростта.

За изобразяване на полето на вектора на скоростта се използват токови линии. Токова линия е най-често крива, съставена от множеството от точки, всяка от които лежи на допирателна към кривата, върху която се намира векторът на скоростта.

Когато се начертаят повече токови линии, … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Закон на Архимед – плаване на телата

Закон на Архимед е физичен принцип, който дефинира следното: Всяко тяло потопено във флуид (течност или газ) е подложено на действието на изтласкваща сила. Тя се равнява по големина на теглото на обема изместен флуид от тялото и е насочена вертикално нагоре.

В чест на откривателя си изтласкващата сила е наречена архимедова. Нейното въздействие е изключително важно за корабоплаването и проектирането на плавателни съдове. Тя възниква като резултат от хидростатичното налягане.

Закон на Архимед –  изтласкваща сила

На тяло с произволна форма, което е потопено в течност, действат сили на нормален натиск върху повърхността му, упражнявани от хидростатичното налягане. По-дълбоко потопените части са подложени на по-силно въздействие. Сборът от всички тези сили дава равнодействащата сила FA (изтласкващата сила). Тя е насочена вертикално нагоре и е равна на силата на тежестта G.

За да представим математически това твърдение, ще използваме малко по-опростен теоретичен модел. Нека потопим цилиндър в течност с плътност ρ (ро). Неговата височина ще е h, а със S ще бележим лицето на основите му.  Горната му основа ще е потопена на дълбочина h1, а долната на h2. Върху първата действат сили Fпородени от хидростатично налягане p1, а … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Хидростатично налягане

Хидростатично налягане е налягането във вътрешността на дадена течност (флуид), което упражнява водният стълб под действието на силата на тежестта. С нарастване на дълбочината се увеличават и стойностите на хидростатичното налягане. За дадена конкретна дълбочина обаче, те са равни и не зависят от размерите на съда и обема на течността.

Теоретична постановка

Следващата теоретична постановка има за цел, на базата на нея, да бъде изведен изразът описващ понятието хидростатично налягане:

Ако бъде разгледан съд, запълнен с несвиваем флуид в равновесие, то в неговия обем можем да отделим мислено цилиндър с височина h. Основите на цилиндъра притежават площ S и следва да са успоредни на повърхността на течността, като горната основа се намира на самата повърхност.

Флуидът има плътност ρ (ро), атмосферното налягане притежава стойност pa, а земното ускорение е g. Обемът на цилиндъра се изчислява по формулата V=S.h, а масата му m=ρ.V.

Сили действащи върху въображаемия цилиндър

Върху всяка течност в съд действат два вида сили: обемни и повърхностни. Обемните сили се разпределят в целия обем на флуида и са правопропорционални на масата му. Повърхностните сили се прилагат върху повърхността на отделен елемент (в случая цилиндър) и влияят на взаимодействието … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Закон на Паскал. Хидравлична преса

Флуид е материален обект (материя), в който в условия на равновесие не възникват тангенциални напрежения. В резултат на това флуидите нямат постоянна форма и могат да се деформират и да текат. Казано по-просто, флуиди са течностите и газовете. Освен това те представляват две от трите основни агрегатни състояния на планетата Земя.

Физичната дисциплина, която се занимава с равновесието и движението на газовете и течностите се нарича механика на флуидите. Когато става дума само за течности, хидростатиката изследва равновесните процеси в несвиваемите течности, а хидродинамиката закономерностите в тяхното движение.

Закон на Паскал

Блез Паскал е бележит френски учен, който е формулира основният закон на хидростатиката кръстен на него – закон на Паскал, гласящ следното:

Външното налягане, приложено върху коя да е точка от несвиваем флуид в затворен съд, се предава без изменение в големината си на останалите точки от флуида и върху стените на съда.

Върху една течност в съд действат два вида сили: обемни и повърхностни. Обемните сили се разпределят по целия обем на флуида и са правопропорционални на масата му. Повърхностните сили се прилагат върху повърхността на отделен елемент и влияят на взаимодействието му с всички останали елементи. Обемна е силата на тежестта, а повърхностни са силите … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Агрегатни състояния

Агрегатно състояние е такова състояние на веществата, което се характеризира с точно определени физични параметри. Понятието фаза често се асоциира с понятието агрегатно състояние, но не винаги двете понятия се припокриват. В първия пример, който ще дадем, двуфазната система кока-кола с лед е в две различни агрегатни състояния – течно и твърдо. Двуфазната система вода и олио обаче, е само в едно агрегатно състояние – течно. Но въпреки това, оставени в покой, двете фази лесно могат да се разделят, като образуват обща гранична повърхност между тях.

Влияние на температурата и налягането

Трите основни агрегатни състояния на планетата Земя са твърдо, течно и газообразно. В зависимост от температурата и налягането веществата могат да се намират в едно от тези състояния. Пример за различните фази на веществото са неговите агрегатни състояния.

Когато едно вещество, при термична обработка достигне температурата си на топене (ТТ), то преминава от твърдо в течно агрегатно състояние, а когато достигне температурата си на кипене (ТК), същото вещество преминава от течно в газообразно състояние. Налягането е също фактор. Например водата при една атмосфера налягане има ТТ=00С и ТК=1000С. Ако понижим обаче налягането, ще се понижи и температурата и на кипене, а ще се повиши температурата … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Елементарни частици – адрони, лептони и кварки

Елементарни частици са тези, които в микрокосмоса съставят материята и конкретно атомите и не могат да бъдат разпаднати на по-малки. В началото се е смятало, че атомът е тази универсална неделима частица и затова названието му в буквален превод от старогръцки означава „неделим„. Впоследствие обаче, учените-физици успели да го „разцепят“ на съставящите го елементарни частици.

Установено било, че протоните и неутроните изграждат атомните ядра, а електроните съставят атомната обвивка. Но оказва се, че дори ядрените частици също могат да бъдат изградени от съставящи ги такива. Заради развитието на ускорителите на частици в САЩ, Русия и най-известният в Швейцария (Големият адронен колайдер), днес са познати стотици различни елементарни частици. Те могат да съществуват в различно кратки периоди от време и да се преобразуват в друг вид чрез разпадане.

В природата, ако не влизат в взаимодействия, стабилни са само фотонът, електронът, неутриното и протонът. Те са способни да съществуват неограничено време за разлика от другите елементарни частици. Останалите, които са нестабилни се разпадат, т.е. изчезват, а на тяхно място се раждат други. Тъй като частиците от един и същи вид имат различна продължителност на съществуване, за тях е създадена усреднената велична – средно време на живот. Повечето … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ