Hydromechanika

Mechanika kapalin a plynů
Základní společná vlastnost tekutost – tekutiny
Snadná vzájemná pohyblivost částic, nemají stálý tvar
Kapaliny – málo stlačitelné, stálý objem, nestálý tvar, vytvářejí volný vodorovný povrch
Plyny – hodně stlačitelné, proměnný objem, nestálý tvar, nevytvářejí volný vodorovný povrch
Ideální kapalina – dokonale tekutá, bez vnitřního tření, naprosto nestlačitelná
Ideální plyn – dokonale tekutý, bez vnitřního tření, dokonale stlačitelný
Tlak – fyzikální veličina, určující v libovolném místě stav kapaliny a plynu v klidu
Vyvolán vnější silou prostřednictvím pevného tělesa, které je s tekutinou v přímém styku
Vyvolán tíhovou silou, kterou působí na tekutinu tíhové pole Země
p = F/s (tlak je síla lomeno plocha na kterou působí), jednotkou je pascal

Tlak vyvolaný vnější silou

Působíme-li na kapalné těleso tlakovou silou F, přenáší se tato síla v důsledku tekutosti v kapalném tělese do všech směrů, přičemž působí kolmo na určitou plochu kapalného tělesa
Vlastnosti tlaku v kapalinách a plynech vyjadřuju Pascalův zákon:
Tlak vyvolaný vnější silou, která působí na kapalné těleso v uzavřené nádobě, je ve všech místech kapaliny stejný
Velikosti sil, působících na písty jsou ve stejném poměru, jako obsahy jejich průřezů
Síla působící na širší píst může být mnohonásobně vyšší než síla působící na užší píst
Využití - hydraulické lisy, zvedáky, váhy, brzdy automobilů, pneumatická zařízení

Tlak vyvolaný tíhovou silou

V tíhovém poli Země působí na všechny částice kapalného tělesa tíhová síla
Výsledkem tohoto působení je hydrostatická tlaková síla
Kapalina působí na dno a stěny nádoby, nebo na předměty pod hladinou
F = ρ * S * h * g (tlaková síla je hustota krát plocha krát výška krát gravitační zrychlení)
Tlaková síla nezávisí na tvaru a celkovém objemu kapaliny
Hydrostatický paradoxon – když nalijeme kapalinu do nádob různého tvaru, ale se dnem stejné plochy a hladinou ve stejné výšce, bude na dno nádoby působit vždy stejná tlaková síla
p = ρ * g * h (hydrostatický tlak je hustota krát gravitační zrychlení krát výška)
Hladiny – místa se stejným hydrostatickým tlakem
Volná hladina – místo s nulovým hydrostatickým tlakem
Na základě hydrostatického tlaku lze vysvětlit podstatu spojených nádob ρ₁/ρ₂ = h₂/h₁

Tlak vzduchu vyvolaný tíhovou silou

Normální atmosférický tlak – 1013,25 hPa
Menší (podtlak) nebo větší (přetlak)
p = F/s, S = ρ * S * h * g

Vztlaková síla

ρ_t/ ρ_k = V_p/V (hustota tělesa lomeno hustota kapaliny je objem ponořené části lomeno objem)
F = ρ_k * g * V (vztlaková síla je hustota kapaliny krát gravitační zrychlení krát objem tělesa)

Proudění kapalin a plynů

Jestliže částice mají stejný směr pohybu
Stacionární (ustálené) proudění – místo, ve kterém mají částice stejnou rychlost
Proudnice – myšlená čára směru proudění, každým bodem prochází právě jedna
Ustálené proudění ideální kapaliny – v každém okamžiku projde daným místem stejný objem
Objemový průtok – Q_v = S * v, konstantní, rovnice kontinuity
S₁/S₂ = v₂/v₁
Bernoulliho rovnice – zákon zachování energie pro proudící kapaliny
E = 0,5 * ρ * V * v² + p * V, po zkrácení b.r. pro jednotlivý objem 0,5 * ρ * v² + p (konstanta)
v = √2*g*h

Proudění reálné kapaliny

Mezní vrstva – rychlost kapaliny je 0
Laminární proudění – proudnice jsou rovnoběžné při malých rychlostech
Turbulentní proudění – při větších rychlostech se začnou tvořit víry
F = 0,5 * ρ * C * S * v²

Navštivte také

Slovník
Anglicko-český slovník a česko-anglický slovník
Německo-český slovník a česko-německý slovník
Španělsko-český slovník a česko-španělský slovník
Slovensko-český slovník a česko-slovenský slovník