65. Áramló közegek vizsgálata

Áramló közegek 

• Folyadékokat, gázokat együtt tárgyaljuk. (gázok összenyomhatók)

• Áramlási tér: ahol a közeg mozog.

• Áramlási vonalak: sebesség iránya.

• Stacionárius áramlás: sebesség időben állandó.

Aerodinamikai felhajtóerő

• Szárny felett nagyobb sebesség → kisebb nyomás.

• Szárny alatt kisebb sebesség → nagyobb nyomás.

• Nyomáskülönbség → emelőerő.

A képet készítette a Gemini.

Repülés

Közegellenállás

• Mozgást fékező erő.

• Jele: Fkö

• Függ: sebesség, alak, közeg sűrűsége.

A képet készítette a Gemini. 

• Nagy sebességnél a test mögött örvények keletkeznek.

• Örvény → A testek mögötti térben: a felgyorsuló folyadékban lecsökken a nyomás → szívóhatás, növeli a testre a haladási iránnyal ellentétesen ható erőt.

• 
  

A képet készítette a Gemini.

Folytonossági egyenlet

• Kisebb keresztmetszet → nagyobb sebesség.

A képet készítette a Gemini. 

Bernoulli‑törvény

• Nagyobb sebesség → kisebb nyomás.

• Jelenségek: tető leszakadása, vízsugár elvékonyodása.

A képet készítette a Gemini.  

Alkalmazások

• Szárnyashajó: víz alatti szárny → kisebb ellenállás.

• Versenyautó: fordított szárny → nagyobb leszorítóerő.

• Porlasztó, vízlégszivattyú, Bunsen‑égő: gyors áramlás → kis nyomás → beszívás.

Közegellenállás hasznosítása 

• Áramló közeg energiája → munkavégzés (forgó lapátokkal).

Hagyományos

• Szélmalom, vízimalom.

Modern

• Vízerőmű: víz → turbina → generátor.

• Szélerőmű: rotor + állítható lapátok → áram.

Szélcsatorna

• Áramlás vizsgálata, járműformák javítása.

Természetes áramlások

• Szél, tengeráramlások: felmelegedés + nyomáskülönbség + Coriolis.

Bernoulli‑jelenségek

• Papírlapok összezáródnak.

• Pingponglabda nem fújható ki tölcsérből.

• Magnuseffektus: forgó labda eltérül:

A képet készítette a Copilot.

Forrás:

https://kemfiz.hu/fizika_kozep_folyadekok_aramlastan.html

Elemző

2. 

Egy intravénás infúziót úgy juttatnak a beteg vénáiba, hogy a gyógyszeres folyadék palackját a beteg karja fölé függesztik. A folyadéknak legalább akkora nyomással kell érkeznie, mint a vénákban uralkodó (a légnyomásnál kb. 2400 Pa‑val nagyobb) nyomás. A hidrosztatikai nyomást a palack magasságkülönbsége (H) adja. A palack merev falú, fölötte levegőző szelep biztosítja, hogy a folyadék felett mindig külső légnyomás legyen.

Kérdések 

a) Melyikben nagyobb a nyomás: vénákban vagy artériákban?

b) Miért jelenhet meg vér az infúziós csőben, ha a palack nincs elég magasra emelve?

c) Mi történne, ha a palack légmentesen zárt lenne, levegőző szelep nélkül? Le tudna-e folyni az infúzió?

d) Mekkora minimális magasságkülönbség (H) kell, hogy az ρ=1004 kg/m3 sűrűségű oldat be tudjon folyni a kar vénájába?

a) Vénák és artériák nyomása

• Az artériákban jóval nagyobb a nyomás, mint a vénákban.

• A feladat szerint a vénákban a légnyomáshoz képest csak +2400 Pa többletnyomás van → ez nagyon kicsi az artériás nyomáshoz képest.

b) Miért jelenik meg vér az infúziós csőben, ha a palack túl alacsonyan van?

Mert a palackból érkező hidrosztatikai nyomás kisebb, mint a vénában lévő nyomás. → A vér visszafelé nyomja a folyadékot, és felkúszik a csőbe.

c) Mi történne levegőző szelep nélkül?

A folyadék nem tudna folyni.

Indoklás:

• Ahogy a folyadék kifolyna, a palackban vákuum kezdődne kialakulni.

• A külső légnyomás nem tudná benyomni a folyadékot, mert a palack zárt.

• Egy idő után a folyás leállna.

Ezért kell a levegőző szelep: beengedi a levegőt, így a folyadék felett mindig külső légnyomás van.

d) Minimális magasság (H), hogy befolyjon az infúzió

A szükséges túlnyomás:

p=2400 Pa

A hidrosztatikai nyomás:

p=ρgH

Behelyettesítve:

2400=1004⋅9.8⋅H

H=24001004⋅9.8≈0.24 m

Végső eredmény:

H≈0.24 m≈24 cm

Ennyivel kell a palackot a kar fölé emelni, hogy az infúzió biztosan befolyjon.

Készítette a Copilot. 

Vissza