Mechanika kapalin a plynů

4. Teoretická otázka - Mechanika kapalin a plynů

ľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľľ

1) ZÁKLADNÍ POJMY

- kapaliny a plyny se souhrnně označují jako tekutiny

- vlastnosti kapalin - snadná změna polohy molekul Ţ zaujímají tvar nádoby

- tvoří volnou hladinu (kolmá k tíhové síle)

- velmi málo stlačitelné

- existuje vnitřní tření kapalin - vizkozita

- existují kapilární jevy

- vlastnosti plynů - zaujímá tvar nádoby

- snadno stlačitelný

- ideální kapalina - zanedbáváme molekulovou strukturu Ţ spojitá (kontinuum)

- bez vnitřního tření

- nestlačitelná

- ideální plyn - zanedbáváme velikost molekul vzhledem k jejich vzdálenosti

- molekuly plynu na sebe nepůsobí přitažlivými silami

- vzájemné srážky a srážky se stěnami nádoby jsou dokonale pružné

2) TLAK V KAPALINÁCH - PASCALŮV ZÁKON

- tlak p charakterizuje stav kapaliny v klidu

- tlak měříme manometry

- Pascalův zákon:

Tlak vyvolaný vnější silou působící na povrch kapaliny je ve všech místech a ve všech směrech kapalného tělesa stejný.

- velikost tohoto tlaku nezávisí na objemu ani hustotě kapaliny

- využití Pascalova zákona - hydraulická a pneumatická zařízení:

je-li S2 mnohem větší než S1,

pak je i F2 mnohem větší než F1

3) KAPALINY V TÍHOVÉM POLI

- je-li kapalina v tíhovém poli Země, působí na molekuly hydrostatická tlaková síla

- nezávisí na tvaru nádoby ani na celkovém objemu kapaliny v nádobě - hydrostatický paradoxon

- hydrostatický tlak - vyvolán vlastní tíhou kapaliny

4) PLYNY V TÍHOVÉM POLI

- atmosféra je působením tíhové síly poutána k povrchu Země

- tíha vzduchu vyvolává aerostatickou (atmosférickou) tlakovou sílu a atmosférický tlak

- atmosférický tlak nelze vypočítat pa = hρg, protože hustota vzduchu s nadmořskou výškou klesá (o 1,3 kPa na 100 m)

- normální atmosférický tlak: pa = 1,01325· 105 Pa

- měření atmosférického tlaku - tlakoměry (barometry)

- starší jednotky - milibary (1 mb = 1 hPa)

- torry - vychází z Torriceliho pokusu:

pa = hρHgg

760 mm Hg = 760 torr = 1013,25 hPa

5) VZTLAKOVÁ SÍLA V TEKUTINÁCH - ARCHIMEDŮV ZÁKON

- na každé těleso ponořené do tekutiny působí síla, která ho nadlehčuje - vztlaková síla

F1 = Sh1ρg

F2 = Sh2ρg

FVZ = F1 - F2 = (h1 - h2)Sρg = Shρg = Vρg

- Archimedův zákon

Těleso ponořené do tekutiny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze tekutiny stejného objemu, jako je objem ponořeného tělesa.

- na každé těleso ponořené v kapalině působí současně tíhová a vztlaková síla

- Fg > FVZ - těleso klesá ke dnu

- Fg = FVZ - těleso se vznáší

- Fg < FVZ - těleso stoupá k hladině až se částečně vynoří

6) PROUDĚNÍ IDEÁLNÍCH TEKUTIN

- ustálené (stacionární) proudění - rychlost částic proudící tekutiny se nemění

- proudnice - myšlená čára, jejíž tečna v každém bodě má směr rychlosti v pohybující se částice