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伯努利定律 - 维基百科,自由的百科全书 とべ转到内容ないよう

はくつとむとぎ定律ていりつ

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氣體きたい流入りゅうにゅう文丘ふみおかさとけい減少げんしょう流體りゅうたい壓力あつりょく增加ぞうかどうのうよしちゅうりょうかんすいてき高度こうど以看氣壓きあつ差異さい

はくつとむとぎ原理げんり英語えいごBernoulli's principle),またたたえはくつとむとぎ定律ていりつあるかしわつとむとぎ定律ていりつ英語えいごBernoulli's Law[1]流體りゅうたい力學りきがくなかてきいち定律ていりつゆかりみず流體りゅうたい物理ぶつりがくたん尔·はくつとむ於1738ねん出版しゅっぱんてき理論りろん《Hydrodynamica》,描述流體りゅうたい沿著いちじょう穩定、黏性、不可ふか壓縮あっしゅくてきりゅうせん移動いどう行為こうい[2]

ざい流體りゅうたい動力どうりょくがくはくつとむとぎ原理げんり指出さしで黏性てき流體りゅうたいてき速度そくど增加ぞうか流體りゅうたいてき壓力あつりょくのうあるくらいのういきおいのう總和そうわすすむ減少げんしょう

はくつとむとぎ原理げんり應用おうよういた同類どうるいがたてき流體りゅうたい流動りゅうどうしたがえ而是こう泛套ようてきはくつとむかたほど表示ひょうじしき事實じじつじょうゆう不同ふどう類型るいけいてきはくつとむとぎ方程式ほうていしき不同ふどう形式けいしきてきはくつとむとぎ原理げんりてき簡單かんたん形式けいしき有效ゆうこうてき不可ふか壓縮あっしゅく流動りゅうどう(如液體えきたい流動りゅうどう),也為移動いどう壓縮あっしゅく流體りゅうたい(如氣體きたいざいひくうま赫數通常つうじょうしょう於0.3)。さら先進せんしんてき形式けいしき應用おうよういたざいぼう些情きょう ざいさらだかてきうま赫數(はくつとむかたほどてき推導)壓縮あっしゅくりゅう

はくつとむとぎ定律ていりつ以從のうりょう守恆もりつね定律ていりつらい推演。說明せつめい如下:ざいいち穩定てき水流すいりゅう,沿著直線ちょくせんりゅうむこうてき所有しょゆうてんじょう各種かくしゅ形式けいしきてき流體りゅうたい機械きかいのう總和そうわ必定ひつじょうしょうどう。也就せつどうのうくらいのうあずか內能てき總和そうわ保持ほじ不變ふへん換言かんげんにんなんてき流體りゅうたい速度そくど增加ぞうかそく代表だいひょう動態どうたい壓力あつりょく單位たんい體積たいせきどうのうてき增加ぞうか,而在同時どうじかいしるべ致其靜態せいたい壓力あつりょく單位たんい體積たいせき流體りゅうたいてきのう、內能とうさんしゃ總和そうわてき減少げんしょう。如果液體えきたいりゅう出水しゅっすいざいかく方向ほうこうてきりゅうせんじょう各種かくしゅ形式けいしきてきのう量的りょうてき總和そうわしょうどうてきいんためごと單位たんい體積たいせきのう量的りょうてき總和そうわそく壓力あつりょく單位たんい體積たいせき流體りゅうたいてき重力じゅうりょくのうてき總和そうわざいみず內的にんなん位置いちしょうどう

はくつとむとぎ原理げんり,也可以直接ちょくせつゆかりうしひたぶるだい定律ていりつ推演。說明せつめい如下:如果したがえだかあつ區域くいき往低あつ區域くいきゆう一小體積流體沿水平方向流動,しょう體積たいせき區域くいき後方こうほうてき壓力あつりょく自然しぜん前方ぜんぽう區域くいきてき壓力あつりょくさらだい所以ゆえん,此區域くいきてき力量りきりょう總和そうわ必然ひつぜん沿著りゅうせん方向ほうこうこうまえざい假設かせつぜん後方こうほう區域くいき面積めんせき相等そうとう,如此便びん提供ていきょうりょう一個正方向淨力施於原先設定的流體小體積區域,其加速度そくど與力よりきりょうどう方向ほうこう。此假想かそう環境かんきょうちゅう流體りゅうたい粒子りゅうし僅受到壓力あつりょく自己じこ質量しつりょうてき重力じゅうりょく影響えいきょうさき假設かせつ如果流體りゅうたい沿著りゅうせん方向ほうこうさく水平すいへい流動りゅうどうなみあずか流體りゅうたいりゅうせんてき面積めんせき垂直すいちょくいんため流體りゅうたいしたがえだかあつ區域くいきあさ低壓ていあつ區域くいき移動いどう流體りゅうたい速度そくどいん增加ぞうか;如果該小體積たいせき區域くいきてき流速りゅうそくくだてい,其唯一的可能性必定是因為它從低壓區朝高壓區移動。よし此,にん一水平流動流體之內,壓力あつりょく最低さいていしょゆう最高さいこう流速りゅうそく壓力あつりょく最高さいこうしょゆう最低さいてい流速りゅうそく

物理ぶつりりょう定律ていりつ[编辑]

はらひょうたち形式けいしき[编辑]


其中:

流體りゅうたい速度そくど
重力じゅうりょく加速度かそくど地球ちきゅう表面ひょうめんてき值约ため 9.8 m/s2
流體りゅうたいしょ於的深度しんどしたがえぼう參考さんこうてんけい
流體りゅうたいしょ受的壓力あつりょく強度きょうど
流體りゅうたい質量しつりょう密度みつど
常數じょうすう

定理ていり假設かせつ[编辑]

使用しようはくつとむとぎ定律ていりつ必須ひっす符合ふごう以下いか假設かせつぽう使用しよう;如沒完全かんぜん符合ふごう以下いか假設かせつところもとむてきかい也是近似きんじ值。

  • 定常ていじょうりゅうあるしょう穩定りゅう,Steady flow):ざい流動りゅうどう系統けいとうちゅう流體りゅうたい在任ざいにんなんいちてん性質せいしつ不隨ふずい時間じかん改變かいへん
  • 不可ふか壓縮あっしゅくりゅう(Incompressible flow):密度みつどため常數じょうすうざい流體りゅうたいため氣體きたい適用てきよううま赫數しょう於0.3てき情況じょうきょう
  • 摩擦まさつりゅう(Frictionsless flow):摩擦まさつこうおうゆるがせりゃくゆるがせりゃく黏滯せいこうおう
  • 流體りゅうたい沿著ながれせん流動りゅうどう(Flow along a streamline):流體りゅうたい元素げんそ(element)沿著りゅうせん流動りゅうどうりゅうせんあいだ彼此ひしあい交的。

推論すいろん過程かてい[编辑]


考慮こうりょいち符合ふごう上述じょうじゅつ假設かせつてき流體りゅうたい,如圖しょしめせ

流體りゅうたいいん受壓りょくてき推動而得のうりょう

流體りゅうたいいん重力じゅうりょく做功しょ損失そんしつてきのうりょう

流體りゅうたい所得しょとくてきどうのう以改うつしため

根據こんきょのうりょう守恆もりつね定律ていりつ流體りゅうたいいん受力所得しょとくてきのうりょう流體りゅうたいいん重力じゅうりょく做功しょ損失そんしつてきのうりょう流體りゅうたい所得しょとくてきどうのう

ゆかり連續れんぞく方程式ほうていしき可知かち

れい


したがえ等式とうしき兩邊りょうへんじょとく

ある

たれ直流ちょくりゅうせん方向ほうこうてき加速度かそくど定律ていりつ[编辑]

受壓りょく重力じゅうりょく作用さよう流體りゅうたい質點しつてん自由じゆうからだ

考慮こうりょ沿流せん運動うんどうてき微小びしょう流體りゅうたい質點しつてん[3],其質りょう表示ひょうじδでるたy代表だいひょうひろし流體りゅうたい質點しつてん運動うんどう速度そくどむこうりょうV表示ひょうじりゅうせん座標ざひょう表示ひょうじためあずかぼう參考さんこうてんてき距離きょりs=s(t)及流せん局部きょくぶきょくりつ半徑はんけい ,沿著りゅうせんてき座標ざひょうためs;たれ直流ちょくりゅうせんてき座標ざひょうため n。

ざいたれ直流ちょくりゅうせんてき方向ほうこううえゆかり存在そんざいこうしん加速度かそくど質點しつてんしょ受淨りょくため

,其中ため微小びしょう流體りゅうたい質點しつてん體積たいせきため流體りゅうたい密度みつど

而質てんしょ重力じゅうりょくため

,其中

如圖しょしめせてき質點しつてん中央ちゅうおう壓力あつりょくためp ,たれ直流ちょくりゅうせんてき兩端りょうたん平均へいきん壓力あつりょく分別ふんべつため可用かようたい勒級すう展開てんかいもとめ壓力あつりょく差異さい

ため質點しつてん於垂直方ちょくほう向上こうじょうしょ受淨あつ

いんため沿著たれ直流ちょくりゅうせん方向ほうこう いたたれ直流ちょくりゅうせん方向ほうこう運動うんどう方程式ほうていしき

此式意味いみちょ垂直すいちょく於流せんてき壓力あつりょくはしご及質てんしょ重力じゅうりょくかい改變かいへんりゅうむこう造成ぞうせい彎曲わんきょくてきりゅうせん



わかゆるがせりゃく重力じゅうりょくてきいんもとそくただ考慮こうりょ流體りゅうたいざい水平面すいへいめんてき流動りゅうどう,以龍めくふうためれい會得えとくいた,這意あじちょ壓力あつりょくずいちょとおはなれきょくりつ中心ちゅうしんてき距離きょり增大ぞうだい(nてきただしこう指向しこう彎曲わんきょくりゅうせんてき內部),ゆかりためせい值,いんかいまけてきざいりゅうめくふう外的がいてき壓力あつりょく典型てんけいてき大氣たいき壓力あつりょく遠大えんだい中心ちゅうしんしょてい氣壓きあつ可能かのうかいさん生部いけぶぶん真空しんくう),而這些壓りょくかいよう平衡へいこうきょくりつ運動うんどうしょ需的こう心力しんりょく



ざいsためてい值的情況じょうきょう

沿nてき方向ほうこう積分せきぶんとく

たい不可ふか壓縮あっしゅくりゅうとく

よし推導方程式ほうていしきしょ需的基本きほん假設かせつ穩定、黏性不可ふか壓縮あっしゅくりゅう以得

1.またがりゅうせんてき運動うんどう方程式ほうていしき


2.沿著りゅうせんてき運動うんどう方程式ほうていしき どう上述じょうじゅつ做法[3]とく沿著りゅうせん方向ほうこう運動うんどう方程式ほうていしき

以及はくつとむとぎ定律ていりつ

ざいまたがりゅうせんてきじょうがた使用しようはく努力どりょく定律ていりつわか流體りゅうたい位置いち發生はっせい旋轉せんてんある彎曲わんきょく,就會いんまたがりゅうせんてき運動うんどう方程式ほうていしきちゅうしょ含的しるべ計算けいさん結果けっか修正しゅうせい

特例とくれいたくさときり定律ていりつ[编辑]

とう液體えきたいいん受到こころ吸力てき作用さよう流出りゅうしゅつ,其速度そくどとう,其中ため重力じゅうりょく加速度かそくどため開口かいこうてき中心ちゅうしん液體えきたい最高さいこうめんてき距離きょり[4]這個速度そくどつよしこうとう液體えきたいしたがえはなれてき地方ちほう自由じゆう落體らくたいてき方式ほうしき下落げらくちょまえてき速度そくどただし實際じっさいじょういんためゆう空氣くうき阻力所以ゆえん實際じっさいじょうがた一般不會以自由落體的方式下落)。

はくつとむとぎ定律ていりつえんじしめせ實驗じっけん[编辑]

簡易かんい噴槍
うん作中さくちゅうてき簡易かんい噴槍

簡易かんい噴霧ふんむ,以大吸管固定こていりょうせきしょう吸管使夾角りゃくしょう於直かくいんしたがえ吸管吹出ふきで氣體きたい流速りゅうそく較快,壓力あつりょく較一大氣たいき壓力あつりょくためていいん此能夠將すい經由けいゆはし吸管ちゅう吸起,なみ開口かいこうしょ加速かそく破碎はさいなりきりしずく模型もけい製作せいさくよう噴槍以及工業こうぎょうよう噴漆噴槍おおため此種設計せっけい

いんためはくつとむとぎ定律ていりつ假設かせつ流體りゅうたい沿著りゅうせん流動りゅうどうさがせ討同一流線上二點的速度及壓力變化。よし此有些現象げんしょうはくつとむとぎ定律ていりつ無關むせきれい如懸浮保うららりゅうだまはたおり彎的吸管一端向上穩定吹出氣體,しょういち直徑ちょっけいやく3おおやけぶんたもてうららりゅうだま放置ほうち於氣ばしらじょううららりゅうだまのう夠懸浮晃どう一定いってい區域くいきちゅういんためうららりゅうだま上方かみがたかず下方かほうてき氣流きりゅうどう一流いちりゅうせん,這和はくつとむとぎ定律ていりつ無關むせきかんいたるこうおうてき結果けっか[5]

壓縮あっしゅく流體りゅうたいてきはくつとむとぎ定律ていりつ[编辑]

はくつとむしたがえ觀察かんさつ液體えきたいてき行為こういちゅう導出どうしゅつはくつとむとぎ方程式ほうていしきただしてきかたほどこれただのう應用おうようざい不可ふか壓縮あっしゅくてき流體りゅうたい,以及雖然壓縮あっしゅくただし流速りゅうそく非常ひじょう慢的流體りゅうたい(也許可きょか以到1/3てきこえそく)。利用りよう基本きほん物理ぶつり原理げんり發展はってん類似るいじてき方程式ほうていしき,以適用てきよう於可壓縮あっしゅくてき流體りゅうたい以下いかゆういく類似るいじ於伯努力どりょく定律ていりつのう應用おうようざい不同ふどう領域りょういき方程式ほうていしき。它們てき推導ただ運用うんようりょうぞううしひたぶるだい定律ていりつねつ力學りきがくだいいち定律ていりつてき基本きほん物理ぶつり定律ていりつ

壓縮あっしゅく流體りゅうたい流體りゅうたい力學りきがく[编辑]

たい於可壓縮あっしゅくてき流體りゅうたいざい保守ほしゅりょくてき作用さようした所得しょとくいたてき守恆もりつねしきため

 流線型りゅうせんけいてき守恆もりつね

其中:

壓力あつりょく
密度みつど
流速りゅうそく
保守ほしゅりょくじょうてきぜい通常つうじょうゆび重力じゅうりょくぜい

ざい工程こうてい領域りょういきざい海拔かいばつ比較ひかくだかてき地方ちほう,其壓りょくかい地表ちひょうらいてきしょう,而且流體りゅうたい流動的りゅうどうてき時間じかん通常つうじょう相當そうとうてきしょう,如同ぜっねつ系統けいとう般。ざい這種じょうがた上述じょうじゅつてきかたほどそく

 流線型りゅうせんけいてき守恆もりつね

其中:

ぜっねつ指數しすう
重力じゅうりょく加速度かそくど
はなれ參考さんこう平面へいめんてき高度こうど

ざい壓縮あっしゅく流體りゅうたい應用おうようてき地方ちほういんため高度こうど變化へんかあずか其他へんいんしょうしょうてき很多,gzこう省略しょうりゃくしょ以較常用じょうようてき方程式ほうていしきため

其中:

そう壓力あつりょく
そう密度みつど

壓縮あっしゅく流動的りゅうどうてきねつ力學りきがく[编辑]

另一個適合使用在熱力學的公式是

其中:

流速りゅうそく
重力じゅうりょくぜい
單位たんい質量しつりょうてき通常つうじょううつしさくただし注意ちゅういなみ表示ひょうじ高度こうど

注意ちゅうい ,其中ためねつ力學りきがく單位たんい質量しつりょうてきのうりょうそく內能(specific internal energy);ため壓力あつりょくため密度みつど

公式こうしき右側みぎがわてき常數じょうすう通常つうじょうしょうためはく努力どりょく常數じょうすうつねうつしためとうざいぜっねつ黏滯性的せいてき流動りゅうどうぼつ有能ゆうのう量的りょうてきりゅうしんある流出りゅうしゅつ在任ざいにんなん曲線きょくせん常數じょうすう

とう變化へんか以忽りゃく,一個非常有用的形式的方程式是:

其中焓的總量そうりょう

相關そうかん條目じょうもく[编辑]

參考さんこう資料しりょう[编辑]

  1. ^ Bernoulli's Law -- from Eric Weisstein's World of Physics. [2017-11-22]. (原始げんし内容ないようそん于2017-06-27). 
  2. ^ はくつとむとぎ定理ていりてき誤解ごかいあずか錯誤さくご 物理ぶつりそう月刊げっかん
  3. ^ 3.0 3.1 BRUCE R. MUNSO; DONALD F. YOUNG;THEODORE H. OKIISHI;WADE W. HUEBSCH. Fundamentals of Fluid Mechanics. John Wiley & Sons Inc. 2013-01-22: page 96. ISBN 1118318676. 
  4. ^ Dennis Zill. Advanced Engineering Mathematics. Jones & Bartlett. 2012: だい22ぺーじ. ISBN 9781449689803. 
  5. ^ ちょうとしさだ 物理ぶつりそう月刊げっかん 37かん3 教科書きょうかしょたい於演しめせ實例じつれいてき理解りかい誤解ごかい

延伸えんしん閱讀[编辑]

外部がいぶ連結れんけつ[编辑]