連続方程式

連続方程式 とは何かを理解する前に、流れの概念を理解する必要があります。この用語は、さまざまな文脈で適用できます。ここで採用されるアプローチは、流体力学(流体力学)の観点から採用されたものです。

ループを通過する各空気粒子を見ることができれば、空気粒子の軌道を表す線が見えるでしょう。各点での各線の 接線は 、その点での水滴の速度を示します。以下の一連の図を参照してください。

図から、流れは表面を通るベクトル場、つまり実際にその表面を横切るものの「量」であると理解できます。数学的には、次のように表すことができます。

Φという文字は流れを表し、 は速度ベクトル、 A は面積ベクトルです。

非常に一般的な事実は、ホースのノズルを指で部分的に閉じると、庭のホースから出る水の速度を高めることができることを示しています。この速度の変化は、ホースの水出口領域のセクションを変更するという事実に直接関係しています。

側面の図を観察すると、(特に非圧縮性流体を考慮した場合に) 高速でホースに入る水の量が簡単に理解できます。 1は スピードが出てくるものと同じでなければなりません 2. コース内に流体のソースやシンクがないためである。言い換えれば、液体の流れは一定でなければなりません。

したがって、数学的に次のように書くことができます。

事実上、流れは一定であるため、次のようになります。

Δt1 = Δt2

したがって、方程式は次のように簡略化されます。

A1. v1 = A2 。 v2

流体の速度と流体が通過する断面積の間のこの関係は 、連続方程式 と呼ばれます。

別の言い方をすると、前の式は次のように書くことができます。

A. v = 定数

前の積は流量( 単位時間 内にセクションを通過する流体の体積)と呼ばれます。 国際単位系 では、m3/s (立方メートル/秒) で測定されます。

この方程式の結果についてもう少し詳しく理解するには、次のビデオをご覧ください。

しかし、別のこともあります。面積が小さくなるため、ホースから出る水の速度が速くなり、圧力が増加すると考える人もいます。しかし、まったく逆のことが起こります。この状態では圧力は低くなります。しかし、これはまた別の話です。 ベルヌーイ方程式 の観点から分析する必要があります。

参考文献:
RESNICK, R.、HALLIDAY, D.、WLAKER, J. 物理学の基礎 。第 2 巻。リオデジャネイロ。 LTC。 2009年

http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/hidrodin.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_%28f%C3%ADsica%29

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