Откуда берётся эта разность давлений?
Скачать 59.92 Kb.
|
«А что интересно создаёт давление на переднюю часть тела и на заднюю часть тела? Откуда берётся эта разность давлений? Эфир что ли? И как теперь рассматривать воздух?» Гость.2. Эффект Бернулли.Эффект Бернулли играет огромную роль в действиях аэродинамических поверхностей болидов F1. Эффект Бернулли выражается уравнением, известным как "Уравнение Бернулли", которое утверждает, что общая энергия данного объема вещества не изменяется; и это опирается на фундаментальный закон природы - закон сохранения энергии. Когда мы рассматриваем относительное движение газа (или жидкости), то энергия делится на три части: · давление в воздухе; · кинетическая энергия воздуха (энергия движения); · потенциальная энергия воздуха. Болид F1, находящийся в неподвижном или подвижном относительно него воздушном потоке, испытывает со стороны последнего давление:
Статическое давление в струйке воздуха аналогично давлению покоящейся жидкости (вода, газ). Вода (газ) в трубе может находиться в состоянии покоя или движения, но в обоих случаях стенки трубы испытывают давление со стороны воды (газа). Согласно закону сохранения энергии, энергия струйки воздушного потока в различных сечениях есть сумма кинетической энергии потока, потенциальной энергии сил давления, и энергии положения тела. Эта сумма - величина постоянная: Екин+Ер+ +Еп=coпst, (1.2) Кинетическая энергия (Екин) - способность движущегося воздушного потока совершать работу равна  (1.3)где m - масса воздуха, кг; V-скорость воздушного потока, м/с. Если вместо массы m подставить массовую плотность воздуха , то получим формулу для определения скоростного напора q (в Н/м2)  (1.4)Потенциальная энергия (Ер ) - способность воздушного потока совершать работу под действием статических сил давления. Она равна Ep=PFS, (1.5) где Р - давление воздуха, Н/м2; F - площадь поперечного сечения струйки воздушного потока, м2; S - путь, пройденный 1 кг воздуха через данное сечение, м; произведение SF называется удельным объемом и обозначается v, подставляя значение удельного объема воздуха в формулу (1.4), получим Ep=Pv. (1.6) Энергия положения (En) - способность воздуха совершать работу при изменении положения центра тяжести данной массы воздуха, при подъеме на определенную высоту и равна En=mgh (1.7) где h - изменение высоты (h2 – h1), м. Так как в процессе гонки F1 уровень ландшафта меняется не слишком сильно, то последнюю величину (энергию положения) можно принять за константу. Рассматривая во взаимосвязи все виды энергии применительно к определенным условиям, можно сформулировать закон Бернулли, который устанавливает связь между статическим давлением в струйке воздушного потока и скоростным напором. Рассмотрим трубу (Рис. 1.1) переменного диаметра (1, 2, 3), в которой движется воздушный поток.  Рис. 1.1 Объяснение закона Бернулли Если через поперечное сечение S1 за одну секунду в трубу входит объем воздуха n1= S1∙ V1, то, очевидно, что через сечение S2 такой же объем n2 = S2∙ V2 воздуха за одну секунду выходит, иначе поток воздуха где-то внутри трубы должен либо разорваться, либо сжаться. Поскольку то и другое невозможно, то сказанное справедливо для любого сечения трубы. Следовательно, n1= n2= n2= const . Иначе говоря, через все сечения трубы за одну секунду проходит одинаковый объем воздуха (закон постоянства секундных объемов) S1∙ V1= S2∙ V2=S3∙ V3= const (1.8) Поскольку поперечные сечения различны (см. Рис. 1.1) S1> S2> S3, то и скорости воздуха в разных сечениях не одинаковы V1< V2< V3. Для измерения давления в рассматриваемых сечениях используются манометры (см. следующий раздел), одна трубка которых соединена с атмосферой. Анализируя показания манометров (см. Рис.1.1), можно сделать заключение, что наименьшее статическое давление (по сравнению с атмосферным) показывает манометр в сечении 3-3. Значит, при сужении трубы (увеличивается скорость воздушного потока) статическое давление падает. Причиной падения статического давления является то, что воздушный поток не производит никакой работы (трение не учитываем) и поэтому полная энергия воздушного потока остается постоянной. Значит, в данном случае возможен только переход кинетической энергии воздушного потока в потенциальную и наоборот. Когда скорость воздушного потока увеличивается, то увеличивается и скоростной напор и соответственно кинетическая энергия данного воздушного потока, а потенциальная энергия (статическое давление) падает Подставим значения из формул (1.3), (1.6) и (1.7), в формулу (1.2), и, учитывая, что энергией положения мы пренебрегаем, преобразуя уравнение (1.2), получим  (1.9)Это уравнение для любого сечения струйки воздуха (газа или жидкости) записывается следующим образом:  (1.10)Такой вид уравнения является самым простым математическим выражением уравнения Бернулли которое утверждает, что сумма статического и динамического давлений для любого сечения струйки установившегося воздушного потока есть величина постоянная. Сжимаемость воздуха в данном случае не учитывается. При учете сжимаемости вносятся соответствующие поправки. Восстановил ссылку: http://www.bestreferat.ru/referat-58230.html Жорж. Дополнение. Давление воздуха или газа: избыточное, абсолютное, дифференциальное, атмосферное...Несмотря на всю тривиальность и простоту вопроса, случается, что люди не вполне понимают суть понятий «абсолютное давление», «избыточное давление», «дифференциальное давление», (нормальное) «атмосферное давление» и др., путая их или не понимая их не только количественное, но и качественное отличие друг от друга. На этой странице мы изложили основной смысл этих понятий кратко. Абсолютное давлениеПонятие «абсолютного давления» относится к способу указания давления относительно точки отсчета. Абсолютное давление - это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, абсолютный вакуум. Предполагается, что не может существовать давления, меньшего, чем абсолютный вакуум - следовательно, относительно него любое давление может быть обозначено положительным числом. То абсолютное давление, которое находится между абсолютным вакуумом и давлением, которое принято считать имеющемся на уровне моря (нормальное атмосферное давление = 101325 Па ≈ 760 мм ртутного столба ≈ 1 абсолютный бар), является частичным вакуумом. То абсолютное давление, значение которого выше уровня нормального атмосферного давления, может быть также обозначено как избыточное давление, с точкой отсчета, за которую принято стандартное атмосферное давление. Абсолютное давление равно избыточному давлению плюс атмосферному давлению. На письме, то, что указывается именно абсолютное давление, иногда подчеркивают литерой а как в русском, так и в английском и немецком языках, например: бар(а). Например, давление на уровне моря примерно составляет 1 бар(а). Избыточное давлениеПонятие избыточного давления также, как и абсолютного давления, относится к точке отсчета для указания давления. Избыточное давление - это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета нормальное атмосферное давление. Избыточное давление равно абсолютному давлению минус атмосферное давление. Например, давление на уровне моря, которое составляет 1 бар(а), может быть также указано как избыточное давление, составляющее 0 бар(и). На письме указание на избыточное давление иногда подчеркивается литерой и в русском языке, g в английском (от слова gauge, то есть прибор[ное давление] - т.к. на манометрах обычно отображается именно избыточное давление), и литерой ü в немецком (от слова Überdruck, то есть «сверхдавление»). Атмосферное давление, нормальное атмосферное давлениеПонятие атмосферного давления качественно отличается от понятий избыточного и абсолютного давления, и относится не к точке отсчета, а к месту измерения. Атмосферное давление - это давление, имеющееся в какой-либо точке измерения на Земле, равное отношению веса столба воздуха над точкой измерения на площадь основания этого столба. Атмосферное давление может сильно варьироваться в зависимости от высоты и погодных условий. Что касается точки отсчета, то атмосферное давление - всегда абсолютное. В качестве нормального атмосферного давления принята величина 101325 Па. Среди европейских производителей оборудования принято также условно считать это давление соответствующим 1 бару. Дифференциальное давлениеДифференциальное давление - это разница между давлением в двух точках измерения. Оно не является ни абсолютным, ни избыточным, и используется обычно как показатель падения давления на каком-либо оборудовании или его составляющем компоненте (чаще всего - на фильтрах для очистки сжатого воздуха и газов). Гость! Основы изложенного здесь можно найти в любом школьном справочнике по физике. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Урок Откуда берется шоколад? Сайт «Фестиваль педагогических идей» Познакомить детей с производством хорошо известного шоколада, показать его природное происхождение |  | Заново открывая значение реальных денег Что такое деньги и откуда берётся их стоимость? Этот вопрос сейчас встаёт перед Грецией, в то время как её народ глядит в бездну.... |
| Библиотечный урок в 1 классе Вот вы уже и школьники. И на многие вопросы знаете ответ – откуда берется молоко, как растет хлеб, как называется дерево, что растет... | | Тема урока. Откуда берётся и куда девается мусор? Астраханской государственной консерватории состоялась внутривузовская конференция «Поэтика музыкального произведения: новые научные... |
| Урока: Образовательная Формирование знаний и умений у учащихся применять формулы сокращенного умножения – квадрат суммы, квадрат разности, разность квадратов,... | | Исследовательская работа «Мусор- источник загрязнения окружающей среды» Откуда же берется мусор? «Как же сократить это безумное количество выбрасываемого мусора?». «Как он влияет на окружающую природу».... |
| Несколько лет немецкий журналист Эрик Шлоссер изучал, как система... Америки, а затем и других континентов. Он знает, откуда берется мясо, почему так вкусна жареная картошка и какова настоящая цена... | | Контрольная работа Раздел 4 Наименование темы (раздела) или тем (разделов) берется из рабочей программы дисциплины |
| Тема: Уменьшаемое. Вычитаемое. Разность Ознакомить с названием компонентов при вычитании и учить читать примеры, используя эти термины | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Число и цифра 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10. Сравнение чисел. Понятия «сумма». «разность» |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: познакомить с терминами «уменьшаемое», «вычитаемое», «разность» и усвоить их значение | | План-конспект урока Предметные: научить умножать разность выражений на их сумму, способствовать развитию у учащихся навыков преобразования алгебраических... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Вычислить сумму или разность векторов: B1C1 + db, ac + bc1, bb1 – ca1, na + nd1, bd cn | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Автоматизировать навыки табличного сложения и вычитания, умение находить сумму и разность чисел в пределах100 |
| В. Якубец «царство небесное силою берется…» Иоанна (Матф. 11: 12, 13). При толковании этих отрывков в богословской среде возникли разномнения, повлекшие за собой достаточно... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... |
