Πίεση και Ταχύτητα
Πίεση
Εάν προσπαθούσατε να σφυρηλατήσετε μια καρφίτσα μπόουλινγκ στον τοίχο, το μόνο πράγμα που θα συνέβαινε είναι ότι οι άνθρωποι θα σταματούσαν να σας δανείζουν τις καρφίτσες του μπόουλινγκ. Ένα καρφί, από την άλλη πλευρά, θα ήταν πολύ πιο πιθανό να τρυπήσει τον τοίχο αν χτυπηθεί με την ίδια δύναμη. Αυτό δείχνει ότι η γνώση της ποσότητας μιας δύναμης δεν είναι πάντα αρκετή:πρέπει επίσης να κατανοήσετε πώς αυτή η δύναμη κατανέμεται στην επιφάνεια κρούσης. Όλη η δύναμη μεταξύ του τοίχου και του νυχιού συγκεντρώθηκε σε μια πολύ μικρή περιοχή στην μυτερή άκρη του νυχιού στην θήκη του νυχιού. Η περιοχή που ακουμπούσε τον τοίχο για την καρφίτσα του μπόουλινγκ, από την άλλη πλευρά, ήταν σημαντικά μεγαλύτερη και έτσι η δύναμη ήταν πολύ λιγότερο εστιασμένη.
Εξίσωση πίεσης
Το ποσό της δύναμης που ασκείται ανά περιοχή ορίζεται ως πίεση.
P=F ⁄A
Αυτός ο ορισμός υποδηλώνει επίσης ότι τα newton ανά τετραγωνικό μέτρο, N ⁄m² είναι οι μονάδες πίεσης, οι οποίες είναι επίσης γνωστές ως πασκάλ ή Pa για συντομία.
Ταχύτητα
Η ταχύτητά σας είναι πιθανότατα παρόμοια με τον επιστημονικό ορισμό. Γνωρίζετε ήδη ότι μια σημαντική μετατόπιση σε σύντομο χρονικό διάστημα ισοδυναμεί με υψηλή ταχύτητα και ότι η ταχύτητα μετριέται σε απόσταση διαιρούμενη με μονάδες χρόνου, όπως μίλια ανά ώρα ή χιλιόμετρα ανά ώρα.
Εξίσωση Ταχύτητας
Η αλλαγή στη θέση διαιρούμενη με την περίοδο διέλευσης είναι ο τρόπος υπολογισμού της μέσης ταχύτητας.
Όπου, Vavg=μέση ταχύτητα
∆x=αλλαγή θέσης
xf και x0=τελική και αρχική θέση
κατά περιόδους tf και t0
Πώς συνδέονται η πίεση και η ταχύτητα
Όταν δηλώνεται ότι η ταχύτητα και η πίεση είναι αντιστρόφως ανάλογες, σημαίνει ότι καθώς αυξάνεται η πίεση, η ταχύτητα μειώνεται, διατηρώντας το αλγεβρικό σύνολο της δυναμικής ενέργειας, της κινητικής ενέργειας και της πίεσης. Η πίεση μειώνεται με παρόμοιο τρόπο καθώς αυξάνεται η ταχύτητα. Ο ρυθμός με τον οποίο ένα αντικείμενο κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση ονομάζεται ταχύτητα. Πίεση είναι η φυσική και εξωτερική δύναμη που ασκείται ή εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο.
Τύπος Bernoulli για τη σχέση πίεσης και ταχύτητας
Η εξίσωση του Bernoulli μπορεί να θεωρηθεί ως μια έκδοση ρευστών συστημάτων της αρχής διατήρησης της ενέργειας. Είναι μια από τις πιο σημαντικές και χρήσιμες εξισώσεις στη μηχανική των ρευστών. Σε μια ασυμπίεστη, αόρατη ροή, δημιουργεί μια σύνδεση μεταξύ πίεσης και ταχύτητας.
Αυτή είναι η πιο γνωστή εξίσωση στη δυναμική των ρευστών. Η εξίσωση Bernoulli, συχνά γνωστή ως φαινόμενο Bernoulli, περιγράφει την ποιοτική συμπεριφορά ενός ρέοντος ρευστού. Αυτό το φαινόμενο προκαλεί μείωση της πίεσης του ρευστού σε μέρη όπου η ταχύτητα ροής είναι αυξημένη. Αυτή η μείωση της πίεσης σε μια συστολή καναλιού ροής μπορεί να φαίνεται αντίθετη στην αρχή, αλλά γίνεται μικρότερη όταν η πίεση θεωρείται ως ενεργειακή πυκνότητα. Στη ροή υψηλής ταχύτητας μέσω της συστολής, η κινητική ενέργεια πρέπει να διαστέλλεται στην τιμή της ενέργειας πίεσης. Η διάσταση των όρων στην εξίσωση είναι η κινητική ενέργεια ανά μονάδα όγκου.
Συμπέρασμα
Ένα κοινό πράγμα που έχουν και οι δύο μακροσκοπικοί παράγοντες που επηρεάζουν πολλά φυσικά φαινόμενα κατά τη σύγκριση των σχέσεων ταχύτητας πίεσης είναι ότι και οι δύο είναι μακροσκοπικές παράμετροι. Η πίεση, αφενός, είναι μια μέτρηση της δύναμης ανά μονάδα επιφάνειας. Η ταχύτητα, από την άλλη πλευρά, είναι μια μέτρηση του ρυθμού μεταβολής της μετατόπισης.
Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ενός ρευστού (όπως υγρό ή αέριο), τόσο μικρότερη είναι η πίεση που ασκεί. Η αρχή του Bernoulli είναι το όνομα για αυτό. Η τυχαία κίνηση των μορίων του υγρού δημιουργεί πίεση ρευστού. Όταν το ρευστό επιταχύνεται, μέρος της ενέργειας από την τυχαία κίνηση χρησιμοποιείται για να προωθήσει το ρευστό πιο γρήγορα στην τρέχουσα κατεύθυνση. Ως αποτέλεσμα, η πίεση μειώνεται.
