ćw 7 - 7 - iza_zapasowe

ćw 7.doc
(36 KB) Pobierz
ĆWICZENIE 7
BADANIE PRZEPŁYWU CIECZY.
ZALECANA LITERATURA: [4], [10], [12], [14],[16], [17], [20], [22]
1.
Prawa: Archimedesa, Pascala, Bernoulliego.
2.
Definicja strumienia objętości; równanie ciągłości strugi.
3.
Prawo Hagena-Poiseuille`a; opór naczyniowy przepływu.
4.
Własności cieczy niutonowskiej, własności krwi. Definicja przepływu stacjonarnego i
laminarnego.
5.
Zastosowanie równania ciągłości i równania Bernoulliego w układzie krążenia.
6.
Efekt Dopplera; wykorzystanie efektu Dopplera do pomiaru prędkości przepływu krwi,
zasada działania przepływomierza dopplerowskiego.
OPIS TEORETYCZNY:
Prawo Bernoulliego i równanie ciągłości oraz ich zastosowanie w układzie krążenia; efekt
Dopplera w zastosowaniu do pomiaru prędkości przepływu krwi
. prawo Bernoulliego - prawo to zostało sformułowane przez szwajcarskiego fizyka Daniela
Bernoulliego. Jest spełnione dla ruchu laminarnego, tj. bez wirów. Prawo Bernoulliego to jedno
z podstawowych praw fizyki cieczy i brzmi nastepująco:
Suma energii kinetycznej, potencjalnej i ciśnienia jednostki masy ustalonego przepływu cieczy
doskonałej jest wielkością stałą.
p + rho gh + frac{1}{2}rho v^2 = const
gdzie:
p - ciśnienie,
rho - gęstość cieczy,
h - wysokość punktu w którym mierzymy prędkość vprzepływu,
g - przyspieszenie ziemskie.
Równanie ciągłości strugi - jeżeli założymy, że dla płynu nieściśliwego temperatura jest stała i
jednakowa dla każdego przekroju rurociągu to objętość płynu wpływającego i odpływającego w
ciągu jednej sekundy z dowolnego przekroju przewodu jest stała.
V = F1xc1 = F2xc2 = F3xc3 = const
Efekt dopplera To rodzaj badania ultrasonograficznego pozwalającego ocenić przepływ
naczyniowy.. Efekt Dopplera polega na zmianie częstotliwości fali ultradźwiękowej po odbiciu
od ośrodka będącego w ruchu. W tym badaniu aparat usg. rejestruje zmiany częstotliwości tej
fali odbitej od płynącej krwi i przedstawia to na monitorze. Krew widoczna jest wewnątrz
naczyń w różnych odcieniach koloru czerwonego i niebieskiego. Możliwy jest też dokładny
pomiar prędkości przepływu krwi.
Tą metodą można również ocenić ukrwienie wewnętrznych organów, zwłaszcza leżących w
jamie brzusznej (wątroby, śledziony, nerek). Badanie umożliwia wykrycie nie tylko wszelkich
zmian naczyniowych, ale także guzów, ponieważ są one zwykle bardzo ukrwione.
Równanie ciągłości strugi równanie jest oparte na bilansie masy, zakłada, że ilość masy cieczy
dopływającej i odpływającej jest równa: pxU1xA1 = pxU2xA2
U1xA1 = U2xA2
p - gęstość cieczy u- prędkość przepływu płynu A- pole przekroju poprzecznego rurociągu
Prawo Archimedesa Siła wyporu działająca na ciało zanurzone w płynie jest równa ciężarowi
płynu wypartego przez to ciało
Mówiąc inaczej, gdybyśmy dokładnie takie samo ciało "wyrzeźbili" z wody (ale nie z lodu, bo
lód jest lżejszy niż woda!), to ciężar tej "rzeźby" dałby nam wartość siły wyporu w wodzie.
Oczywiście nie musimy dokładnie rzeźbić ciała - wystarczy, że po prostu weźmiemy tylko tę
ilość "materiału" na naszą rzeźbę - czyli wodę mającą tyle samo objętości co ciało.
Jakie wnioski wyciągamy z tego prawa:że siła wyporu jest tym większa, im cięższy jest płyn większa siła wyporu jest w wodzie, niż w powietrzu i większa w rtęci, niż w wodzie.
siła wyporu jest tym większa, im większe (rozmiarami, objętością) jest ciało (a przynajmniej
jego zanurzona część)
Wzór na siłę wyporu
Siłę wyporu da się zapisać wzorem:
Fwyporu = ρpłynu ∙g ∙Vzanurzona
ρpłynu - gęstość płynu (cieczy, gazu) w którym zanurzone jest ciało - [w układzie SI w kg/m3]
Vzanurzona – objętość tej części ciała, która jest zanurzona w płynie (w układzie SI w m3)
g – przyspieszenie ziemskie [w układzie SI w m/s2]
Prawo Pascala - jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie
zewnętrzne, to (pomijając ciśnienie hydrostatyczne) ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie
jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.
Prawo to zostało sformułowane w połowie XVII w. roku przez Blaise'a Pascala, jest prawdziwe
wówczas, gdy można pominąć siły grawitacji i inne siły masowe oraz ciśnienia wywołane
przepływem płynu. Prawo to wynika z tego, że cząsteczki płynu mogą poruszać się w dowolnym
kierunku, wywieranie nacisku z jednej strony zmienia ruch cząstek we wszystkich kierunkach.
Ciśnienie zewnętrzne wywierane na ciecz lub gaz znajdujące się w naczyniu zamkniętym
rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach.
W literaturze angielskiej za prawo Pascala uważa się prawo rozszerzone o wpływ grawitacji:
Ciśnienie w płynie na tym samym poziomie jest jednakowe. Różnicę ciśnień między dwiema
wysokościami opisuje wzór:
P2-p1=- ρ g(h2-h1)
gdzie ρ (ro) to gęstość płynu, g to przyspieszenie ziemskie, a h1, h2 to wysokości. Intuicyjna
interpretacja tej prawidłowości to: ciśnienie na danej głębokości wywołuje ciężar słupa płynu o
jednostkowym przekroju, który jest nad danym punktem.
Strumień objętości (objętościowe natężenie przepływu) - iloczyn prędkości (v) czynnika
przepływającego przez przewód rurowy (rurę) i powierzchni przekroju S tego przewodu.
Q = vS
Q - strumień objętości
v - prędkość czynnika
S - pole powierzchni przekroju rury (S = πr2 gdzie r to promień rury)
Równanie ciągłości strugi równanie jest oparte na bilansie masy, zakłada, że ilość masy cieczy
dopływającej i odpływającej jest równa: pxU1xA1 = pxU2xA2
U1xA1 = U2xA2
p - gęstość cieczy u- prędkość przepływu płynu A- pole przekroju poprzecznego rurociągu
Prawo Hagena-Poiseuille'a - prawo fizyczne opisujące zależność między strumieniem objętości
cieczy a jej lepkością (która wynika z tarcia wewnętrznego), gradientem ciśnień (który jest
bodźcem termodynamicznym powodującym przepływ płynu), a także wielkościami opisującymi
wielkość naczynia (długość, promień przekroju poprzecznego).
Przy stacjonarnym (tj. niezmiennym w czasie), laminarnym przepływie nieściśliwego, lepkiego
płynu w cylindrycznym przewodzie (tj. w rurze o stałym, kołowym przekroju), strumień
objętości przepływu (objętość przepływającego płynu na jednostkę czasu) proporcjonalny jest do
gradientu ciśnienia wzdłuż przewodu, a zatem i do różnicy ciśnień na końcach przewodu:
gdzie poszczególne symbole oznaczają:
ΦV – strumień objętości przepływu,
V, dV/dt – objętość, pochodna objętości względem czasu,
z – współrzędna walcowa, długość liczona wzdłuż osi przewodu,
vs – średnia prędkość płynu w kierunku z,
r – promień wewnętrzny przewodu,
η – współczynnik lepkości dynamicznej płynu,
p – ciśnienie uśrednione w przekroju przewodu,
-dp/dz – gradient ciśnienia wzdłuż osi z,
Δp – różnica ciśnień na końcach przewodu,
l – długość przewodu.
Przepływ stacjonarny (ang. steady flow) - ruch płynu, w którym składowe wektora prędkości nie
są funkcjami czasu. Inaczej mówiąc, przepływ stacjonarny to ruch płynu nie zmieniający się w
czasie.
Przeciwieństwem przepływu stacjonarnego jest przepływ niestacjonarny.
W przepływie stacjonarnym cząstki płynu poruszają się po liniach prądu, tj. linie prądu
pokrywają się z trajektoriami cząstek płynu.
Przepływ stacjonarny może odbywać się z różnymi, na ogół niezbyt wysokimi prędkościami.
Jednym z warunków jego istnienia jest zachowanie laminarności przepływu.
W przepływach turbulentnych stacjonarny ruch płynu jest z definicji niemożliwy. Czasami
jednak używa się kontrowersyjnego określenia stacjonarny przepływ turbulentny w odniesieniu
do ruchów płynu, w których prędkość średnia zachowuje stałą wartość w czasie, jak np. podczas
turbulentnego przepływu przez rurę przy stałym wydatku przepływu.
przepływ laminarny jest to przepływ uwarstwiony (cieczy lub gazu), w którym kolejne
warstwy płynu nie ulegają mieszaniu (w odróżnieniu od przepływu turbulentnego, burzliwego).
Przepływ taki zachodzi przy małych prędkościach przepływu, gdy liczba Reynoldsa nie
przekracza tzw. wartości krytycznej.
Plik z chomika:
iza_zapasowe
Inne pliki z tego folderu:





023.JPG (1113 KB)
024.JPG (1071 KB)
025.JPG (1121 KB)
028.JPG (1082 KB)
026.JPG (1125 KB)
Inne foldery tego chomika:





Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie
1
10
11
12
13


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl