رابطۀ بین فشار آب و سرعت در لوله چگونه محاسبه میشود

قبل از دانستن ارتباط بین سرعت و فشار بهتر است معنی فشار و سرعت را بدانیم.می‌توانیم فشار را به عنوان نیروی خارجی و فیزیکی اعمال شده به یک شیء بدانیم. در تعاریف علمی، نیروی اعمال شده بر واحد سطح را فشار گویند. فرمول فشار به صورت  P =F/A  است. که محاسبه این موارد در زمان انتخاب و خرید تجهیزاتی مانند گیج فشار (لینک) نیز کاربرد دارد

سرعت چیست؟

 نرخ تغییرات در موقعیت یک شیء در یک زمان مشخص را، سرعت گویند. این اصطلاح می‌تواند کمی گیج کننده باشد. ولی به تعریف ساده می‌توان گفت که سرعت، میزان تندیِ جابه جایی یک شیء در یک مسیر مشخص است. سرعت یک کمیت برداری بوده چرا که برای تعریف آن به میزان تندی و جهت حرکت نیازمند است.

رابطۀ بین فشار و سرعت

در رابطۀ میان فشار و سرعت یک نکتۀ مشترک وجود داشته و آن هم ماکروسکوپی بودن هر دو کمیت  است که بسیاری از رخ داد‌های طبیعی تابع این دو هستند. هر دو کمیت فشار و سرعت از یکدیگر مستقل هستند. ولی می‌توان رابطۀ بین این دو کمیت را به وسیلۀ دو فرمول مشخص کرد:

فرمول برنولی میان فشار و سرعت

اولین فرمول که بیانگر رابطۀ میان فشار و سرعت می‌باشد، اصل برنولی است. اولین بار این فرمول توسط برنولی در کتابی که در سال 1738 به چاپ رسید، ارائه گشت. در این فرمول، برنولی بیان می‌کند که در ترمودینامیک‌ و دینامیک سیالات افزایش در سرعت هر نوع سیال تراکم ناپذیر و غیر ویسکوزیته، در نتیجه کاهش فشار استاتیک اعمال شده بر سیال رخ می دهد.

فرمول زیر بیانگر رابطۀ میان سرعت و فشار است:

 P + ½ ρѴ2+ ρgh = Constant

در فرمول بالا :

P : بیانگر فشار سیال تراکم ناپذیر و غیر ویسکوزیته بوده که واحد آن  N/m2 است.

Ѵ : بیانگر سرعت مایع تراکم ناپذیر، غیر ویسکوزیته بوده که واحد آن m/s  است.

g : شتاب جاذبه بوده که یکای آن M  (متر) است.

به عبارت ساده‌تر فرمول برنولی بیان کنندۀ رابطۀ فشار وسرعت بوده و نشان می‌دهد که این دو  با یکدیگر رابطۀ معکوس دارند و زمانی که فشار افزایش می‌یابد، سرعت کاهش یافته و به طریق مشابه با افزایش سرعت، فشار کاهش می‌یابد.

رابطۀ میان سرعت و فشار بر طبق اصل برنولی را می‌توان به انواع مختلف جریان سیال اعمال کرد ولی باید به اشکال مختلف باشد. فرم سادۀ معادلۀ برنولی تنها برای جریان سیالات تراکم‌ناپذیر و غیر ویسکوزیته اعمال کرد.

تبدیل لاپلاس فرمول نیوتن:

معادلۀ لاپلاس به عنوان یک تبدیل فرمول نیوتن جهت محاسبۀ سرعت صوت ارائه شد.

که در آن لاپلاس معدله را با در نظر گرفتن موارد زیر ارائه کرد:

• با انبساط و انقباض موج صوتی به صورت سریع هیچگونه تبادل گرمایی صورت نمی‌گیرد.
• متغیر دما ثابت نبوده و بنابراین حرکت موج صوتی در هوا یک فرآیند آدیاباتیک است.

لاپلاس بیان می‌کند که رابطۀ بین سرعت و فشار به صورت فرمول زیر بیان می‌شود:

v=√yp/f

V : سرعت صوت بوده که یکای آن  m/s است.

P : فشار اندازه گیری شدۀ سیال که واحد آن  N/m 2 است

y  :  ثابت آدیاباتیک

 f : چگالی سیال که به صورت kg/m2  بیان می‌شود

تبدیل لاپلاس فرمول نیوتن بیان کنندۀ رابطۀ بین فشار و سرعت بوده، به این صورت که فشار مستقیماً متناسب با مجذور سرعت است. بنابراین با افزایش سرعت، در فشار نیز افزایش می‌یابد.

آدرس سایت نویسنده