基本的なアイデア
* より速い流れ、低圧: 流体がより速く流れると、その圧力が低下します。逆に、流体が遅くなると、その圧力が増加します。
なぜこれが起こるのか
パイプを流れる液体を想像してください。 パイプが狭くなると、流体は一定の流量を維持するために高速化する必要があります(チューブから歯磨き粉を絞ることを考えてください)。
* エネルギーの保存: 流体の総エネルギーは一定のままです。このエネルギーには3つの形があります。
* 運動エネルギー: 運動のエネルギー。より速い液体はより多くの運動エネルギーを持っています。
* ポテンシャルエネルギー: 重力場における流体の位置に関連するエネルギー。これは、ほとんどのBernoulliアプリケーションではそれほど重要ではありません。
* 圧力エネルギー: 液体の圧力に関連するエネルギー。より高い圧力は、より多くの圧力エネルギーを意味します。
* トレードオフ: 流体が高速化すると(運動エネルギーが増加します)、総エネルギー定数を維持するには、圧力エネルギーの一部を失う必要があります。
キー方程式
ベルヌーリの原理は、しばしば次の方程式で表されます。
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p +(1/2)ρv² +ρgh=定数
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どこ:
* p: プレッシャー
* ρ: 流体の密度
* V: 流体の速度
* g: 重力による加速
* H: 基準点の上の高さ
アプリケーション
Bernoulliの原則には、さまざまな分野に多数のアプリケーションがあります。
* 飛行機: 飛行機の翼の湾曲した形状は、翼の上下の大気速度に違いを生み出し、持ち上げにつながります。
* venturiメーター: これらのデバイスは、パイプの狭いセクションの圧力差を測定することにより、流体の流量を測定します。
* アトマイザーと噴霧器: ベルヌーイの原理は、液体を空気の流れに引き込む真空を作成するために使用され、細かい霧を作り出します。
* 風車: 風車ブレードの形状は、対気速度の違いを最大化し、エネルギー生成が大きくなるように設計されています。
* スポーツ: 野球のカーブボールからゴルフボールによって生成されたリフトまで、ベルヌーイの原則は多くのスポーツで役割を果たしています。
制限
ベルヌーリの原則は以下に適用されます
* 理想的な流体: 非圧縮性(密度は一定のままです)、不明瞭(内部摩擦はありません)、そして不機嫌な流れ(渦巻きなし)の流体。
* 安定した流れ: 流体内の任意の時点で速度が時間とともに変化しない場合。
要約
Bernoulliの原理は、流体の速度と圧力がどのように相互接続されているかを説明しています。航空から日常のデバイスまで、さまざまな分野に幅広いアプリケーションがあります。