Ответы по курсу физики

№ 1. Гидродинамика. Ур-ние неразрывности потока. Ур-ние Бернулли. Работа пульверизатора и водоструйного насоса

Гидродинамика – раздел механики, изучающ дв-ие несжимаемой жидкости и её взаимодейств с окружающ твёрдыми телами. Идеальная жидкость – несжимаемая жидкость, плотность которой во всех точках потока остаётся постоянной; не вязкая жидкость, пренебре

гают трением слоёв жидкости. Линия, касательная, в каждой точке, которая указывает направлен скорости жидкости в этой точке наз.–линией тока. Линии тока не пересек-ся между собой. Если вектор скорости остаётся постоянным в кажд точке пространства, то такое течение наз-ся стационарным. Часть жидкости, ограниченная линиями тока наз. – трубкой тока.

S1V1=S2V2 - Ур-ние неразрывности потока – для данной трубки тока произведение площади поперечного сечения трубы на скорость течения жидкости есть величина постоянная. Ур-ние Бернулли (закон сохранения энергии для жидкости).

Физич величина, определяемая нормальной силой, действующ со стороны жидкости на единицу площади наз – давлением. 1Па = давлению, создаваемому силой в 1Н равномерно распределяющемуся на поверхности площадью 1м² перпендикулярно к ней. (gύ²1/2)+gqh1+p1=(gύ²2/2)+gqh2+p2gύ²/2– удельная кинетическ энергия или гидродинамическ давление, обусловленное скоростью жидкости. gqh- удельная потенциальн энергия или гидростатическ давление, или весовое давление, обусловленное высотой подъёма жидкости. p- статическое давление, обусловленное внешними силами.

Полное давление, равное сумме гидродинамического, весового, статического давлений в любой части потока есть величина постоянная. Существуют приборы, которые работают на основе Бернулли. Пульверизатор, водоструйный насос. Пульверизатор состоит из вертикальной трубки и горизонтального сопла. Вертикальная трубка опущена в жидкость, а по соплу подувают воздух. Давление в струе воздуха, протекающего над отверстием трубки, меньше атмосферного. Поэтому атмосферное давление заставляет жидкость подниматься по вертикальной трубке. Попадая в струю воздуха, жидкость распыляется. Для увеличения эффективности пульверизатора сечение конца сопла делают меньше сечения остальной его части, вследствие чего скорость потока воздуха на выходе из сопла увелич-ся и всасывающее действие струи воздуха возрастает. Водоструйный насос – резервуар, в который впаяны 2 трубки. В 1-ю трубку под давлением протекает вода, попадая во 2-ю трубку. В суженой части 1-й трубки давление понижается и становится меньше атмосферного. Поэтому в резервуаре создаётся разряжение. Трубку присоединяют к резервуару, который идёт в сосуд, из которого необходимо откачать воздух. Насос служит для получения небольших разряжений.

№ 2. Течение вязкой жидкости. Уравнение Ньютона и Пуазейля

При течении реальной жидкости отдельные её слои движутся с разной скоростью, взаимодействуя друг с другом силами, касательными к слоям жидкости, которые препятствуют перемещению одной части жидкости относительно другой. Это явление наз-ся внутренним трением или вязкостью.

Проявление сил внутреннего трения объясняется разной скоростью слоёв и тепловым движением молекул. Перепад скорости по оси х перпендикулярно движению жидкости наз.- градиентом скорости по оси х. Градиент скорости показывает, как быстро меняется скорость при переходе от слоя к слою по направлению х перпендик. направл. слоёв. Закон Ньютона для вязкой жидкости: F- градиент скорости; dv/dx- градиент скорости по оси х; S- рассматриваемая площадь поверхности слоёв; - коэффициент пропорциональности, который зависит от рода жидкости и наз.- динамической жидкостью. Знак «-» показывает, что сила вязкого трения направлена против скорости жидкости. =1ПА*С – динамическая вязкость среды, в которой при ламинарном течении и градиенте скорости с модулем 1м/сна 1м возникает сила внутреннего трения в 1н на 1м^2 поверхности касания слоёв. Бывают жидкости: ньютоновскими - если коэффициентвязкости зависит от температ. и не зависит от градиента скорости и перепада давления в сосуде, то жидкость ньютоновская. Неньютоновская - если коэффициентвязкости зависит от градиента скорости и перепада давления в сосуде, то жидкость неньютоновская. Кровь – неньютоновская жидкость – это вязкая жидкость, суспензия красного цвета, состоящая из плазмы и содержащихся в ней кровяных телец. Ур-ие Пуазейля: R-радиус трубы, - коэффициент вязкости; - градиент давления по длине трубы. гидравлическое сопротивление. Чем больше гидравлическое сопротивление, тем меньше расход жидкости.

№ 3. Ламинарное и турбулентное течение. Методы измерения давления крови

Сущ-ют 2 режима движения жидкости. Течение вязкой жидкости может быть ламинарным или турбулентным. Ламинарное движение – течение жидкости, при котором отсутствует перемешивание соседних слоёв потока. Оно стационарное. Для него справедливо ур-ние Бернулли и Пуазейля. Причиной того, что слои жидкости не перемешив-ся, явл-ся разница между скоростями слоёв жидкости в соответствии с законами Бернулли. Между слоями возникает разность давлений, и частицы жидкости переходят из слоёв, где давление больше, в слои, где давление меньше. Ламинарное течение энергетически более выгодно. Турбулентное движение – не стационарное, в кажд. точке скорость меняется, сопровождается звуковым сигналом. При увеличении градиента скорости и самой скорости возникают большие поперечные перепады давления, слои жидкости завихряются. Число Ренольса: Re = (ρ·ύср·d)/ή , где ρ.– плотность жидкости, ύср – средняя скорость жидкости по трубе, d – диаметр трубы, ή – коэффициент вязкости. Если число Ренольса < 1000, то движение ламинарное, если > 1000, но < 2000, то переход от ламинарного к турбулентному, если > 2000, то турбулентное движение. Методы измерен давления крови: 1) непосредственный – связан с потерей крови и болевыми ощущениями. При этом у животных артерию обнажают, надрезают и в разрез вводят изогнутую трубку (канюлю), представляющ. собой трубку Пито. Её соединяют с манометром, позволяющим вычерчивать кривую изменения давления крови в артерии. 2) манжетный – основан на прослушивании шумов, создаваемых пульсовыми волнами. 3) эффект Доплера – под манжетку на поверхность тела накладывают излучатель и приёмник ультразвука. На артерию направляют ультразвуковую волну. Когда давление в манжете становится меньше систолического, артерия разжимается и стенки её начинают двигаться, и при отражении ультразвуковой волны от движущейся стенки происходит изменение частоты ультразвука (эффект Доплера), который воспринимается спец прибором. Давление в манжете после эффекта Доплера соответствует диастолическому давлению. 4) электронные измерители давления.

 Скачать реферат