Gázok áramlása, közegellenállás
Forgás
Áramlás akkor jön létre a folyadékban vagy gázban nyomáskülönbség jön létre. stacionárius áramlás leírása is könnyebb.
A stacionárius áramlás fontos jellemzője, hogy a cső, meder, vagy vezeték egy adott keresztmetszetén egységnyi idő alatt, mennyi folyadék hald keresztül, mekkora az áramerősség. Az áramerősség a térfogat és az idő hányadosa. Ha patak mellett sétálunk, észre lehet venni, hogy ahol összeszűkül a patak medre, a víz gyorsabban, míg a szélesebb szakaszokon lassabban folyik. Fontos, hogy adott helyen a sebesség fordítottan arányos a cső keresztmetszetével. Ez a folytonossági vagy kontinuitási törvény.
Egy svájci tudós, Daniel Bernoulli elméleti úton mutatta ki az összefüggést a szélsebesség és a nyomáscsökkenés között. A két mennyiség kapcsolata eléggé bonyolult, és bár hasonlít a fordított arányossághoz, nem az.
Ez sok érdekes jelenséggel mutatható be. Ha égő gyertya mellett egy összetekert papírlapból készült csövön keresztül elfújunk, a láng a légáram felé hajlik el. Az is hasonlóan meglepő, hogy két egymástól 1-2 cm-re felfüggesztett papírlap közé fújva, a lapok nem szétnyílnak, hanem összetapadnak. Ezen az elven alapul a kölniszóró is.
A közeg egy testet körülvevő folyadék vagy gáz. A súrlódás miatt a közeg fékező hatást fejt ki a testre: ez a közegellenállás. A közegellenállás erőssége függ a mozgás sebességétől, a keresztmetszettől, és a test alakjától. A közegellenállás csökkentésére áramvonalas testeket készítenek, mint a homlokfelületű cseppalak. A közegellenállást növelni nem áramvonalas testtel lehet, mint a köralak.
Forgás
Pontrendszer: több tömegpontból álló test, vagy rendszer. Tömegközéppontja az a pont, amelybe az összes tömeget elképzeljük. Haladó mozgásnál elegendő a tömegközéppont mozgását vizsgálni.
A pontrendszerre érvényes törvények: Newton törvények.
Forgatónyomaték: Vektormennyiség. A kiterjedt testekre ható erőnek forgató hatása van. Minden olyan pontra vonatkoztatva amely nem esik az erőhatás vonalába.
A forgatóhatást a forgatónyomatékkal jellemezzük. Jele: M [N×m] M=F×k. A kiterjedt test egyensúlyának feltétele: A testre ható összes erők, és forgatónyomatékok eredője 0 legyen.
Erőkar jele: k. Tehetetlenségi nyomaték: Nagysága egyenesen arányos a tömegpont tömegével és a körpálya sugarának négyzetével. Függ a forgástengely megválasztásától. A legkisebb tehetetlenségi nyomaték mindig a tömegközépponton átmenő tengelyre vonatkozik. Jele: q (téta) q=m×r˛. Perdület: a tehetetlenségi nyomaték és a szögsebesség szorzatával meghatározott fizikai mennyiség. Jele: N [kg×m˛/s] N=q×w. Perdületmegmaradás tétel: A rendszer mechanikai szempontból zárt. Zárt mechanikai rendszer összes perdülete állandó, csak külső forgatónyomaték hatására változhatnak meg. Lendület: I=m×v. Forgási energia: Skalármennyiség. Jele: E [joule] E=1/2 qw˛. Haladó mozgásnál: F, m, a, v, I. Forgó mozgásnál: M, q, ß, w, N. Forgó mozgás alapegyenlete: M/ß=q ŕátrendezésselŕ M=q×ß. Eredő: nagysága az összetevők nagyságának a külömbsége. Iránya a nagyobbikkal egyezik meg. Erőpár: párhuzamos vonalú; ellentétes irányú; azonos nagyságú; forgató hatása van a testre (pl.:gépkocsi kormánykereke).
|