Mehanika fluida: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
m uklonjena kategorija Klasična mehanika; dodana kategorija Mehanika fluida uz pomoć dodatka HotCat |
Nadopunio Mehanika fluida |
||
Redak 1:
[[datoteka:Water drop 001.jpg|mini|desno|250px|Stvaranje [[kugla]]stih kapljica tekuće [[Voda|vode]] smanjuje [[površina|površinu]], koja je rezultat [[Površinska napetost|površinske napetosti]] [[tekućina]].]]
[[datoteka:Pressure distribution on an immersed cube.png|mini|desno|250px|[[Hidrostatički tlak]] se povećava sa dubinom. Zbog razlike tlaka na donjem dijelu kocke nastaje [[uzgon]].]]
=== Pojam fluida ===▼
[[datoteka:Hydraulic Force, language neutral.png|mini|desno|250px|Način rada [[hidraulička preša|hidraulične preše]].]]
[[datoteka:TorricelliLaw.svg|mini|desno|250px|[[Torricellijev zakon]] istjecanja.]]
[[datoteka:Cloud over A340 wing.JPG|mini|desno|250px|[[Bernoullijeva jednadžba]]: [[kondenzacija]] vidljiva na gornjoj površini krila [[zrakoplov]]a [[Airbus A340]] uzrokovana padom temperature koja nastaje zbog pada [[tlak]]a.]]
[[datoteka:Floodgate clamshell.JPG|mini|desno|250px|Preklopna [[zapornica]] na Brani Arrowrock ([[SAD]]).]]
'''Mehanika fluida''' ili '''hidromehanika''' je grana [[fizika|fizike]] koja proučava zakone [[Ravnoteža (mehanika)|ravnoteže]] i strujanja [[fluid]]a, a obuhvaća [[Hidrostatika|hidrostatiku]] i [[Hidrodinamika|hidrodinamiku]]. Polazi od pretpostavke da su fluidi neprekidni odnosno zanemaruje njihovu molekularnu građu. Zakoni su jednaki za tekućine i plinove, dok je stišljivost plinova zanemariva.
Nastojanja da se otkriju zakoni gibanja tekućine sežu u najdalju prošlost, no znanstvenu je podlogu hidromehanika dobila u 18. stoljeću ([[Daniel Bernoulli]], [[Jean le Rond d'Alembert]], [[Leonhard Euler]]). Najprije se razvila takozvana klasična mehanika fluida, kojoj je predmet proučavanja [[Idealna tekućina|idealna ili savršena tekućina]], to jest tekućina bez trenja ([[viskoznost]]), nestlačiva i nerastegljiva. Međutim, mnogi rezultati dobiveni takvim idealiziranjem nisu bili upotrebljivi u praksi i to osobito zbog zanemarivanja [[trenje|trenja]]. Zbog toga se nastoje odrediti prirodni zakoni prema kojima se vladaju realni fluidi ([[hidraulika]]). Rješavanje problema hidromehanike može biti [[matematika|matematički]] složeno pa se danas najčešće koriste [[Numerička matematika|numeričke metode]] i [[Računalo|računala]]. <ref> '''hidromehanika ili mehanika fluida''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=25421] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>
{{Glavni|Fluid}}
'''Fluid''' ([[Latinski jezik|lat]]. ''fluidum'': tekućina) je [[tekućina]] ili [[plin]], tekuća ili plinovita [[kemijska tvar]] kojoj [[molekule]] lako mijenjaju svoj relativan položaj ([[voda]], [[zrak]] i drugo). Privlačne [[sila|sile]] među [[čestica]]ma u fluidu slabije su od sila među česticama [[Krutine|čvrste tvari]], ali su još uvijek dovoljno velike da izazovu [[viskoznost]]. Između fluida velike viskoznosti i [[Amorfna tvar|amorfne čvrste tvari]] granica nije strogo određena. Idealni fluid je fluid kojemu su viskoznost, [[površinska napetost]], [[kapilarnost]] i ostale posljedice [[Molekularne sile|međumolekularnih sila]] zanemarive. Proučavanjem svojstava fluida bavi se mehanika fluida, koja se dijeli na [[Hidrostatika|hidrostatiku]], [[Hidrodinamika|hidrodinamiku]] i [[Aerodinamika|aeromehaniku]]. <ref> '''fluid''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=19956] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>
== Hidrostatika ==
{{Glavni|Hidrostatika}}
'''Hidrostatika''' je grana hidromehanike ([[mehanika fluida]]) koja se bavi [[pojava]]ma i [[sila]]ma u [[tekućine|tekućinama]] koje miruju. Tri su osnovna zakona hidrostatike:
* U tekućini koja ispunjava zatvorenu posudu vanjski se [[tlak]] širi jednoliko na sve strane ([[Pascalov zakon]] ili [[hidrostatički tlak]]). Hidrostatički tlak je tlak koji u tekućini nastaje zbog njezine [[težina|težine]]. [[Pokus]]ima možemo dokazati da se tlak u tekućini:
** povećava sa dubinom;
** jednak je na svim mjestima na istoj dubini (u istoj tekućini);
** djeluje jednako u svim smjerovima.
Praktičnu primjenu ima taj zakon kod [[hidraulička preša|hidraulične preše]].
* Svako tijelo uronjeno u tekućinu gubi od svoje težine onoliko koliko je teška njime istisnuta tekućina ([[Arhimedov zakon]]). Dakle, na tijelo uronjeno u tekućinu djeluje [[uzgon]], koji je jednak i suprotno usmjeren težini istisnute tekućine. Drugim riječima može se reći: "Tijelo uronjeno u tekućinu lakše je za težinu istisnute tekućine".
* Kada tijelo pluta na površini tekućine, težina mu je jednaka težini tekućine što je istisnuta onim dijelom tijela koji se nalazi ispod razine tekućine. <ref> '''hidrostatika''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=25436] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>
== Hidrodinamika ==
{{Glavni|Hidrodinamika}}
'''Hidrodinamika''' je grana mehanike fluida koja se bavi zakonima gibanja tekućina i pojavama uzrokovanima uzajamnim djelovanjem struje tekućine i tijela koje graniči s tekućinom u gibanju.
Golemo značenje vode u razvoju civilizacije prisililo je čovjeka da već od davnina rješava praktične probleme [[vodovod]]nih sustava, uređaja za natapanje i odvodnju, za kretanje [[brod]]ova i slično, a s druge strane znanstvena je znatiželja navodila pojedince da traže teorijska tumačenja složenih pojava u vezi sa [[strujanje]]m [[tekućina]]. Prvi značajniji zakoni hidrodinamike potječu iz 17 stoljeća, kada su [[Evangelista Torricelli]] i [[Isaac Newton]] postavili zakon o istjecanju tekućine ([[Torricellijev zakon]]). Osnove klasične teorijske hidrodinamike postavljene su u 18. stoljeću zakonima o gibanju idealne tekućine [[Daniel Bernoulli|Daniela Bernoullija]] (1738.), [[Leonhard Euler|Leonharda Eulera]] (1775.) i [[Joseph-Louis Lagrange|Joseph-Louisa Lagrangea]] (1787.). Iz istoga razdoblja potječe i Bordin zakon o udaru tekućine ([[vodni udar]] ili hidraulički udar). Teorija gibanja idealne tekućine nije imala većega značenja za rješavanje praktičnih problema, ali je poslužila kao osnova mnogim zakonima o ponašanju realne tekućine. Tako je u 19. stoljeću nastala Navier-Stokesova jednadžba o gibanju viskozne tekućine ([[viskoznost]]), te Darev-Weisbachov i Hagen-Poisenillov zakon gubitka energije pri strujanju vode kroz cijevi; [[Osborne Reynolds]] prvi je sustavno istražio laminarno i turbulentno strujanje viskozne tekućine (1883. – 1889.) i dao jednadžbe turbulentnoga strujanja; [[William John Macquorn Rankine|W. J. M. Rankine]] i [[William Froude]], baveći se hidrodinamičkim problemima kretanja [[brod]]a, otkrili su zakone koji su omogućili znanstveni prilaz rješavanju oblika [[Trup broda|brodskoga trupa]]; [[Hermann von Helmholtz|H. Helmholtz]] postavio je osnove zakona vrtložnoga strujanja tekućina oko uronjenoga tijela (1858.), na osnovi čega je [[Nikolaj Žukovski]] (1906.) razvio teoriju koja je omogućila točan (egzaktan) proračun profila brodskih i zrakoplovnih propelera, zrakoplovnih krila i podvodnih tijela. [[Ludwig Prandtl|L. Prandtl]] postavio je teoriju graničnoga sloja (1904.), koja omogućuje jasniji uvid u otpor trenja tijela uronjenog u struju tekućine.
Zahvaljujući mnogobrojnim analitičkim i eksperimentalnim istraživanjima u prvoj polovici 20. stoljeća danas je postignut golem napredak u primjeni zakona hidrodinamike pri rješavanju složenih praktičnih problema vodovodnih uređaja i hidrauličnih energetskih sustava te problema otpora, propulzije i ponašanja brodova. Brzi razvoj u 20. stoljeću hidrodinamika velikim dijelom duguje i istraživanjima na području [[Aerodinamika|aerodinamike]], jer pri brzinama manjima od [[Brzina zvuka|brzine zvuka]] vrijede isti zakoni za gibanje tekućina i plinova. Zahvaljujući razvoju računala i eksperimentalnih tehnika, danas je moguće svaku zamišljenu [[konstrukcija|konstrukciju]] (na primjer broda) prvo provjeriti na simuliranome računalnome modelu, a potom, u slučaju dobroga rezultata, na modelu u [[bazen]]u, što bitno umanjuje troškove ispitivanja i omogućuje svakomu konstruktoru provjeru i razvoj specifičnih hidrodinamičkih jednadžbi. Velik dio toga, kao i u aerodinamici, zaštićen je kao poslovna tajna pojedinih kompanija. <ref> '''hidrodinamika''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=25393] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>
== Hidraulika ==
{{Glavni|Hidraulika}}
'''Hidraulika''' je dio mehanike fluida koji se bavi proučavanjem stanja ravnoteže i strujanja realne tekućine, ponajprije vode, kroz [[cijev]]i, [[Kanal (građevina)|kanale]] i otvore te pojavâ koje nastaju kada takva tekućina struji oko nekoga tijela uronjenoga u nju. <ref> '''hidraulika''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=25378] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref> Taj naziv u početku je označavao znanost o gibanju vode u cijevima. Danas takvo shvaćanje ima samo [[historija|historijsku]] vrijednost. Razvojem [[proizvodnja|proizvodnje]] i [[tehnika|tehnike]] širila su se i područja proučavanja i primjene. Danas je [[spektar]] primjene hidraulike toliko širok da je teško naći neko područje tehnike u kojem se ne bi na neki način koristili njeni zakoni. Najšira područja primjene zakona hidraulike su [[hidrotehnika]], [[melioracija|melioracije]], [[hidrologija]], opskrba vodom i [[kanalizacija]], [[Hidroenergija|hidroenergetika]] i vodeni [[transport]].
==Izvori==
{{izvori}}
| |||