วันจันทร์ที่ 31 สิงหาคม พ.ศ. 2552

สมการของแบร์นูลลี

สมการแบร์นูลลี



พิจารราของไหลในท่อตามรูป เริ่มจากของไกลในท่อแนวระดับซ้ายมือซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดสม่ำเสมอ a1 สูงจากระดับอ้างอิง h1 ไหลในเวลา t เป็นระยะทาง ของไหลส่วนนี้จะทำให้เกิดการไหลต่อเนื่องกันไปถึงท่อใหญ่แนวระดับขวามือที่มีพื้นที่หน้าตัดเนื่องกันไปถึงท่อใหญ่แนวระดับขวามือที่มีพื้นที่หน้าตัดสม่ำเสมอ A2 สูงจากระดับอ้างอิง h2 เมื่อการไหลในเวลา t เดียวกัน ได้ระยาทาง โดยมวลของไหลที่ผ่านทพื้นที่ทั้งสองมีค่าเท่ากันเท่ากับ



ให้ทุกๆจุดในของไหลในท่อซ้ายือมีความดัน P1 อัตราเร็วเป็น v1 จะได้งานที่ทำโดยแรงดันในของไหลกระทำต่อของไหล


ให้ทุกๆตุดในของไหลในท่อขวามือมีความดัน P2 อัตราเร็วเป็น v2 จะได้ทำโดยแรงดันในของไหลกระทำต่อของไหล



จากความรู้เรื่องงานและพลังงาน เราทราบว่า งานที่ทำโดยแรงลัพธ์กระทำต่อระบบจะเท่ากับพลังงานจลน์ของระบบที่เปลี่ยนไป ในที่นี้ของไหลที่พิจารณาก็คือ ระบบ ดังนั้น

เนื่องจาก เป็นปริมาตรของของไหลในท่อทั้งสองที่พิจารณาซึ่งของไหลจะมีมวล m เท่ากัน และความหนาแน่น


ดังนั้น



จะได้





สมการข้างต้นสรุปได้ว่า ผลรวมของความดันพลังงานจลน์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร และพัลงงานศักย์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ณ จุด ใดๆ ภายในท่อที่มีของไหลผ่านมีค่าคงตัว ข้อสรุปดังกล่าวนี้เสนอโดยแบร์นูลลี และสมการแสดงความสัมพันธ์ดังกล่าวเรียกว่า สมการของแบร์นูลลี (Bernoulli's equation) ซึ่งเขียนได้เป็น


















วันอาทิตย์ที่ 30 สิงหาคม พ.ศ. 2552

ประวัติ และหลักการของแบร์นูลลี



หลักการของแบร์นูลลี

พิจารณาของเหลวในหลอดแก้วสี่หลอดที่ต่อถึงกันด้วยท่ที่วางตัวในแนวระดับและต่อกับกระบอกแก้ว ดังรูป ก. ให้ของไหลใต้หลอดแก้ว 1,2,3 และ 4 ไหลไปทางขวามือมีอัตราเร็วเป็น v1 v2 v3 และ v4 ตามลำดับ เนื่องจากพื้นที่ที่ของไหลเคลื่อนที่ผ่านใต้หลอดแก้วมีขนาดเท่ากันตลอด ดังนั้น v1 = v2 = v3 = v4 และความดันในของไหลใต้หลอดแก้วทั้งสี่ก็มีค่าเท่ากัน เพราะระดับของไหลในหลอดแก้วทั้งสี่สูงเท่ากัน
ถ้าผิวล่างสุดใต้หลอดที่ 2 เว้า ดังรูป ข ของไหลใต้หลอดที่ 2 จะไหลผ่านพื้นที่ที่เล็กกว่าพื้นที่ใต้หลอด 1,3 และ 4 ดังนั้น v2 จะมีค่ามากที่สุด และ v1 = v2 = v4 ถ้าสังเกตระดับของของไหลในหลอดที่ 2 จะเห็นว่ามีระดับต่ำสุด ความดันในหลอดที่ 2 จึงมีค่าน้อยที่สุด แสดงว่าเมื่ออัตราเร็วของของไหลเพิ่มขึ้น ความดันในของไหลจะลดลง และในทางกลับกัน เมื่ออัตราเร็วของของไหลลดลง ความดันในของไหลจะเพิ่มขึ้น
จากสถานการณ์นี้สรุปได้ว่า เมื่อของไหลที่เคลื่อนที่ในแนวระดับมีอัตราเร็วเพิ่มขึ้น ความดันในของไหลจะลดลงและเมื่อ ของไหลมีอัตราเร็วลดลง ความดันในของไหลจะเพิ่มขึ้น ข้อสรุปนี้ค้นพบโดยแบรู่นูลลี (Daniel Bernoulli)และเรียกว่า หลักของแบร์นูลลี(Bernoulli's principle)