流体力:定義と説明
流体力とは、水没したまたは部分的に水没したオブジェクトに液体によって発揮される力を指します 。この力は、オブジェクトの表面の圧力分布から発生します。
重要な概念:
* 圧力: 圧力は、単位面積あたりの力です。液体では、上記の液体の重量により、深さとともに圧力が増加します。
* 浮力: 水没したオブジェクトの上で上向きに作用し、その重量に反対する特定のタイプの流体力。この力は、オブジェクトによって変位する液体の重量に等しくなります(Archimedesの原理)。
* ドラッグ: 流体を介したオブジェクトの動きに反対する力。この力は、オブジェクトの形状、速度、流体の粘度に依存します。
流体力の計算:
* 一般的なアプローチ: 流体力は、オブジェクトの表面全体に圧力を統合することで計算できます。
* 単純化された方程式: 特定のシナリオでは、単純化された方程式が利用可能です。
* 水平力: 水平面に液体によって加えられた力は、単にその深さの圧力に表面の領域を掛けたものです。
* 垂直力(浮力): 上記のように、垂直方向の力は、オブジェクトによって変位する液体の重量に等しくなります。
作用中の流体力の例:
* 水泳: 水はあなたの体に力を発揮し、あなたがそれを通り抜けることを可能にします。
* セーリング: 風がボートの帆を押して前方に推進します。
* 潜水艦: 水圧は、潜水艦の船体に力をかけ、潜水と表面を可能にします。
* 静水圧: ダムに水によって加えられた圧力は、流体力の例です。
重要なメモ:
* 流体力はベクトルです: 大きさと方向の両方があります。
* 流体力の方向: 流体力の方向は、それが作用する表面に垂直です。
* 流体特性: 流体の密度と粘度は、流体力の大きさに影響します。
流体力を理解することは、流体力学、海軍建築、航空宇宙工学などのさまざまな工学分野で重要です。それは、液体と相互作用する構造、車両、およびその他のシステムの設計と分析に重要な役割を果たします。