Název SŠ: SŠ-COPT Uherský Brod Autor: Mgr. Anna Červinková Název prezentace (DUMu): 20. Hydrodynamika Název sady: Fyzika pro 1. ročník středních škol – obor mechanik seřizovač a technik puškař Ročník: 1. Číslo projektu: CZ.1.07./1.5.00/ Datum vzniku: Uvedení autoři, není-li uvedeno jinak, jsou autory tohoto výukového materiálu a všech jeho částí. Tento projekt je spolufinancován ESF a státním rozpočtem ČR.

Záměrem této sady výukových materiálů s názvem Fyzika pro 1. ročník středních škol – obor mechanik seřizovač a technik puškař je shrnout žákům prvních ročníků technických oborů základní poznatky z daných odvětví fyziky. Jednotlivé DUMy (prezentace) v této sadě přiblíží postupně žákům jednotlivé fyzikální obory, se kterými se setkají v praxi i v hodinách na naší SŠ. Konkrétně tato prezentace je zaměřena na objasnění chování těles v tekutinách při pohybu těles a tekutin

Hydrodynamika Část fyziky zabývající se pohybem tekutin prouděníPohyb tekutin nazýváme proudění Pohyb tekutin je složitější, než pohyb tuhých těles proudnicemiProudění znázorňujeme proudnicemi

ProudniceProudnice – myšlené čára, jejíž tečna má směr rychlosti pohybující se částice Podle tvaru proudnic rozlišujeme proudění na laminární a turbulentní

Laminární prouděníLaminární proudění Proudnice jsou souběžné, navzájem se neprotínají Při malých rychlostech Turbulentní prouděníTurbulentní proudění Proudnice jsou zvlněné, protínají se, tvoří se víry Při větších rychlostech

Ustálené proudění ideální kapaliny Je nejjednodušším případem proudění Každým průřezem potrubí proteče za stejnou dobu stejný objem kapaliny Ve všech místech toku je stejný tlak a kapalina protéká stejnou rychlostí

Objemový průtok Objem vody, která proteče potrubím za sekundu Q vZnačka: Q v m 3 ∙ s -1Jednotka: m 3 ∙ s -1

Q v = S· vPlatí: Q v = S· v S – obsah plochy průřezu v – rychlost proudění Měříme vodoměrem nebo plynoměrem

Rovnice kontinuity Založena na poznatku,,že ideální kapalina je nestlačitelná a nemůže se tedy nikde hromadit Každým místem potrubí proteče za stejný čas stejné množství kapaliny

Platí: Q v1 = Q v2 S 1 · v 1 = S 2 · v 2S 1 · v 1 = S 2 · v 2 S 1, S 2 – obsahy ploch průřezů v 1, v 2 – rychlosti proudění Měříme vodoměrem nebo plynoměrem v v

Rychlosti proudící kapaliny v trubici nestejného průřezu jsou v opačném poměru než obsahy průřezů V užším místě potrubí je rychlost proudu větší než v širším místě Důsledek – zúžením konce zahradnické hadice dosáhneme větší rychlosti proudu

Bernoulliho rovnice Je vyjádřením zákona zachování energie pro proudící kapaliny E k + E p = konst. E k – kinetická energie E p – potenciální energie tlaková Součet kinetické a tlakové potenciální energie kapaliny o jednotkovém objemu je ve všech místech vodorovné trubice stejnýSoučet kinetické a tlakové potenciální energie kapaliny o jednotkovém objemu je ve všech místech vodorovné trubice stejný

Důsledky Bernoulliho rovnice V užším místě potrubí má kapalina větší rychlost, ale menší tlak než v širším místě Při velkém zúžení trubice, se rychlost značně zvýší a v daném místě může vzniknout podtlak Bernoulliho rovnice platí i pro plyny Využití: rozprašovače, karburátory,…

Proudění reálné kapaliny síly vnitřního třeníNa rozdíl od ideálních kapalin, působí proti vzájemnému posouvání částic odporové síly vnitřního tření Důsledkem sil vnitřního tření je rychlost částic v různých místech průřezu různá

Obtékání těles Jev vznikající při vzájemném pohybu tekutiny a tělesa U reálných tekutin vznikají v důsledku vnitřního tření při obtékání odporové síly hydrodynamické odporové sílyKapaliny: hydrodynamické odporové síly aerodynamické odporové sílyPlyny: aerodynamické odporové síly

O velikostech odporových sil rozhoduje: tvar tělesa hustota tekutiny vzájemná rychlost tělesa a tekutiny Při malých rychlostech je odporová síla malá, při větších vzrůstá díky vírům za tělesem

Princip křídla Rychlost proudění nad plochou je větší než pod plochou Tlak pod křídlem je tedy větší než nad ním Na horní ploše vzniká podtlak a vzniká vztlaková síla F x – odporová síla F y – vztlaková síla F – výslednice F FxFx FyFy

Závěrečný test Skupina ASkupina A 1.Co je proudění? 2.Co víte o laminárním proudění? 3.Co se stane s rychlostí loďky při vplutí do zúženého místa a proč? 4.Na čem závisí velikost odporových sil při obtékání těles tekutinou?

Skupina BSkupina B 1.Čím znázorňujeme pohyb tekutiny? 2.Co víte o turbulentním proudění? 3.Co se stane se dvěma listy papíru, když mezi ně foukneme? 4.Proč jsou letadla nadnášena?

Odpovědi Skupina ASkupina A 1.Uspořádaný pohyb tekutiny 2.Proudnice jsou souběžné, nikde se neprotínají 3.Zrychlí se, plyne z rovnice kontinuity 4.Na tvaru tělesa, na hustotě tekutiny, na vzájemné rychlosti tělesa a tekutiny

Skupina BSkupina B 1.Proudnicemi 2.Proudnice se protínají, vznikají víry 3.Papíry se přiblíží díky podtlaku, plyne z Bernoulliho rovnice 4.Díky vztlakové síle vznikající kvůli nestejné rychlosti proudění vzduchu na horní a dolní straně křídla

Seznam zdrojů pro textovou část LEPIL, O. a kol. Fyzika pro střední školy 1.díl. 3. vyd. Praha: Prometheus s.r.o., 1995 SVOBODA, E. a kol. Přehled středoškolské fyziky. 3. vyd. Praha: Prometheus s.r.o., 2005 MIKULČÁK, J. a kol. Matematické, fyzikální a chemické tabulky a vzorce pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus s.r.o., 2005 LEPIL, O. a kol. Sbírka úloh z fyziky pro střední školy. 1. vyd. Praha: Prometheus s.r.o., 1995 BEDNAŘÍK, M. a kol. Fyzika I pro studijní obory SOU. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1984

Seznam zdrojů pro použité obrázky Snímek 4Snímek 4 – Opiola, J. [ ]. Dostupný pod licencí Creative Commons Attribution- Share Alike 3.0 Unported na WWW: g_on_the_Dunajec_River.jpgCreative CommonsAttribution- Share Alike 3.0 Unported g_on_the_Dunajec_River.jpg Snímek 4Snímek 4 – Yaros [ ]. Dostupný pod licencí Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported na WWW: z_G%C3%B3ry_zamkowej.jpgCreative CommonsAttribution-Share Alike 3.0 Unported z_G%C3%B3ry_zamkowej.jpg