ベルヌーイの法則-エリックワイスタインの物理学の世界から


このエントリはDanaRomeroによって寄稿されました

ベルヌーイの法則はさまざまな流れと高さの条件下での流体の挙動。

(1)

ここで、Pは静圧(ニュートン/平方メートル)、は流体密度(kg /立方メートル)、vは流体の流れの速度(メートル/秒)です。 hは基準面からの高さです。この式の第2項は動的圧力と呼ばれます。この法則で表される効果はベルヌーイ効果と呼ばれ、(1)ベルヌーイの式と呼ばれることもあります。

法則をヒューリスティックに導出するには、理想的な流体が一定の速度で流れるパイプを想像してください。 Wは、領域Aに圧力Pを適用し、のオフセット、またはの体積変化を生成することによって行われる仕事を示します。下付き文字1はパイプの下の最初のポイントでの流体小包を示し、下付き文字2はパイプのさらに下の流体小包を示します。次に、圧力によって行われる作業

(2)

ポイント1と2は

(3)
(4)

違いは

(5)

これを総エネルギーの変化と同等にする(次のように記述)運動エネルギーと潜在エネルギーの合計により、

(6)

(6)と(5)を等しくする

(7 )

再配置すると、

(8)

したがって、密度をと書くと、次のようになります

(9)

この量は流線に沿ったすべての点で一定であり、これはベルヌーイの定理であり、ダニエルによって最初に定式化されました。 Bernoulli

。これは新しい原則ではありませんが、流体力学にとってより便利な形での力学的エネルギーの保存の法則の表現です。

詳細厳密な導出は、1次元オイラー方程式の非粘性運動を使用して行われます。

(10)

流線に沿って、vの代わりにuが速度に使用されます(流体力学の一般的な規則)。統合すると、

(11)

(12)

重力場では、これは

(13)

ただし、流れの渦度がゼロの場合は、

(14)

しかし

(15)

したがって、非圧縮フローの場合、

(16)

(17)

流体全体。

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