Geschichte Flüssigkeitsmechanik, welche Studien, Grundlagen

Der Strömungsmechanik Es ist der Zweig der Mechanik. Es basiert auf den Prinzipien der Newtonschen Mechanik von Newton: Newtons Gesetze, Energieschutz und Schwung.

Sowohl in Engineering als auch in den Biowissenschaften spielen Flüssigkeiten eine Hauptaufgabe. Die Luft und das Wasser, die uns umgeben und das Lebenslebensdauer fließt, sowie Blut und andere Flüssigkeiten im menschlichen Körper und bei Tieren.

Fluidmechaniker untersucht das Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten wie Wasser. Quelle: Pixabay.

Luftströmungen und Wasserströme sind Faktoren, die das Klima und die Merkmale von Ökosystemen bestimmen, die Lebewesen beherbergen. Pflanzen, die die Unterstützung des Lebens sind, nutzen die Qualitäten von Flüssigkeiten, um sich in verschiedenen Umgebungen anzupassen und zu gedeihen.

Andererseits ist es wichtig, das Verhalten der Flüssigkeiten zu kennen. Die Strukturen, die die Zivilisation prägen. Von dort entstehen die Gestaltung von Rohren, Bewässerungssystemen, Zivilkonstruktionen, Kühlung, Heizung, Autos, Booten, Flugzeugen, Sportartikeln und vieles mehr.

Die Mechanik der Flüssigkeiten wirkt sich weiterhin von der Landumgebung ab. In der Tat ist die Sonne, die Mitte des Sonnensystems, eine kolossale Masse von Gasflüssigkeit, deren Existenz vom Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und hydrostatischen Druck abhängt.

Die Stern- und Planetenmagnetfelder sind eine Folge der Bewegung elektrischer Lasten und werden durch Flüssigkeitsdynamik modelliert. Soweit wir wissen, sind diese Prinzipien auch für alle Sterne gültig, daher ist die Fluidmechanik eine universelle Disziplin.

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Kurze Geschichte

Antike

Die alten Zivilisationen, die im Nahen Osten und Osteuropa gediehen wurden, hatten solide Kenntnisse über das Verhalten von Flüssigkeiten. Sie wurden im Bau von Bewässerungskanälen und Gefäßen enthüllt.

Im dritten Jahrhundert v. Chr. Archimedes von Syrakus (287-212 bis.C.) formulierte die Prinzipien von Float und hydrostatisch, so gültig wie heute.

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Es ist bekannt, dass die alten Römer für das Management und den Transport von Gewässern für den Inland und die landwirtschaftliche Verwendung bemerkenswert wurden. Sie bauten Badezimmer und viele ihrer Aquädukte stehen immer noch auf.

Mittelalter und Renaissance

Leonardo da Vinci Zeichnung

Auch die Araber, die in die iberische Halbinsel eindrangen.

Aber das Mittelalter verging ohne die Scheinbar.

Moderne Alter bis heute

Blaise Pascal Drawing

Blaise Pascal (1623-1662) war ein französischer Wissenschaftler, der sich in seiner Zeit in viele Wissensbereiche wagte und ein neues Licht auf die Natur der Flüssigkeiten ließ. Ein paar Jahre bevor Evangelist Torricelli (1608-1647) der erste war, der den atmosphärischen Druck misste.

Aber es war Isaac Newton (1642-1727), der die Grundlagen für die mit Flüssigkeiten verbundenen Phänomene legte. Nicht nur, wenn die drei Dynamikgesetze festgelegt werden, die für alle Objekte mit Masse anwendbar sind.

Isaac Newton experimentiert mit dem Licht

Newton untersuchte auch die Viskosität von Flüssigkeiten: Tatsächlich gibt es ein Newtons Viskositätsgesetz, das bis heute in Kraft bleibt.

1738 wendete der schweizerische Mathematiker und der physische Daniel Bernoulli (1700-1782) die Energieerhaltung auf eine ideale Flüssigkeit an und formulierten die Gleichung, die seinen Namen trägt und das Verhalten der sich bewegenden Flüssigkeiten beschreibt. Gleichzeitig entwickelten Claude Navier (1785-1836) und George Stokes (1819-1903) die grundlegenden Gleichungen der viskosen Flüssigkeitsdynamik.

Daniel Bernoulli

Osborne Reynolds (1842-1912) beendete das neunzehnte Jahrhundert.

Die auf Flüssigkeiten angewendete dimensionale Analyse entsteht auch mit Ludwig Prandtl (1875-1953) und der Prandtl-Nummer. Computing förderte viel komplexere Flüssigkeitsströmungssimulationen, häufiger von Natur.

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Welche Fluidmechanik untersucht?

Fluidmechanik untersucht Flüssigkeitsverhalten und ist in drei Hauptbereiche unterteilt:

• Statische Flüssigkeiten oder Ruheflüssigkeiten.
• Fluidkinematik: Beschreiben Sie die Bewegung von Flüssigkeiten.
• Fluiddynamik, die den Ursprung der Bewegung untersucht.

Diese Disziplinen gelten für Gase und Flüssigkeiten, obwohl die ausschließliche Studie davon als Hydraulik bezeichnet wird. Hydrostatisch für seinen Teil bezieht sich auf die Untersuchung von ruhenden Flüssigkeiten und Hydrodynamik, wenn sie sich bewegen.

Die Reologie deckt Wissen im Zusammenhang mit Deformationen und den Fluss der Materie ab. Obwohl es als Teil der kontinuierlichen Medienmechanik betrachtet wird, ist es eng mit Flüssigkeiten verbunden, da diese genau durch ihre Flussfähigkeit gekennzeichnet sind.

Andere wichtige Zweige sind die Aerodynamik, die den Fluss von Gasen wie Luft sowie Meteorologie, Ozeanographie und Hydrologie analysiert.

Grundlagen der Flüssigkeitsmechanik

Bei der Beobachtung der Flüssigkeiten wird festgestellt, dass sie durch Atome und Moleküle gebildet werden, nicht so miteinander verbunden wie die eines Feststoffs. Es ist möglich, der Bewegung eines erweiterten, aber endlichen Objekts zu folgen, aber wie die unzähligen Partikel in einem Gas oder einer Flüssigkeit überwacht werden können?

Dichte, spezifisches Gewicht und Druck

Die Antwort liegt in diesen Schlüsselkonzepten: Dichte und Druck. Anstatt mit einzelnen Massen und Gewichten zu arbeiten, funktioniert es mit Dichte, was die Masse pro Volumen der Einheit ist. Mit der Dichte verbunden ist das spezifische Gewicht, das das Gewicht der Flüssigkeit pro Volumeneinheit ist.

Und anstelle von Kraft sind Flüssigkeiten durch gekennzeichnet durch Druck Diese Ausübung auf den Oberflächen, die als Kraft pro Flächeneinheit definiert sind.

Schmiere

Beschreibt die Reibung zwischen den Schichten der Flüssigkeit, ein Merkmal, das bestimmt, wie seine Bewegung sein wird.

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Archimedes Prinzip

Das Archimedes -Prinzip ist für hydrostatisch von grundlegender Bedeutung. Dies besagt, dass ein völlig oder teilweise untergetauchter Körper in einer ruhenden flüssigen Erfahrung.

Pascal -Prinzip

Legt fest.

Bernoulli -Gleichung

Es entspricht der Erhaltung der mechanischen Energie, die auf einen idealen flüssigen Teil angewendet wird, der durch ein Rohr zirkuliert.

Reynolds Nummer

Es ist eine dimensionslose Menge, die zur Unterscheidung zwischen laminaren und turbulenten Unterschieden verwendet wird.

Prandtl -Nummer

Es ist eine dimensionslose Menge, die die Wärmeübertragung durch Konvektion zum Fluss einer bestimmten Flüssigkeit charakterisiert.

Flüssigkeitsmechanikanwendungen

Zunächst gaben wir eine unwichtige Liste der mehreren Anwendungen der Flüssigkeitsmechanik. Als nächstes werden wir kurz einige der relevantesten benennen:

Die hydraulische Presse

Eine hydraulische Presse ist eine Maschine, die auf dem Pascal -Prinzip basiert. Quelle: Wikimedia Commons.

Es ist eine Maschine, die aus einem Röhrchen mit zwei verschiedenen Querschnitten besteht, die voller inkompressibler Flüssigkeit. Wenn eine Kraft auf einen Kolben im schmalen Abschnitt angewendet wird, wird sie am Ausgang eines größeren Kolbens im breiten Abschnitt multipliziert.

Kompressoren

Sie sind Maschinen, die den Druck erhöhen, als sie bestimmte kompressible Flüssigkeiten wie Gase verdrängen. Auf diese Weise zwingen sie sie zum Fließen, während sie Energie gewinnen, die für mechanische Arbeiten verwendet werden kann.

Turbinen

Maschinen, die eine Flüssigkeit verwenden, um Klingen oder Propeller zu drehen, die auch mechanische Arbeit leisten.

Klimaanlagen

Die beheizten Systeme: Heizung und Klimaanlage basieren auf den Eigenschaften von Flüssigkeiten, um die Umgebungen zu testen.

Verweise

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