Πώς υπολογίζετε την ταχύτητα της ελεύθερης νερού που πέφτει κάτω από τη βαρύτητα από την έξοδο στο Botom Open Tank;

Μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα της απαλλαγμένης από το νερό που πέφτει από μια ανοικτή δεξαμενή χρησιμοποιώντας την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. Εδώ είναι:

παραδοχές:

* Αδευπιφτό υγρό: Το νερό θεωρείται ασυμπίεστο.

* ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΙΚΗ ΤΟΝΤΡΟ: Η αντίσταση στον αέρα αγνοείται.

* Σταθερή ροή: Η ροή είναι σταθερή και δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

Φόρμουλα:

Η ταχύτητα (V) του νερού στην έξοδο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:

`` `

v =√ (2GH)

`` `

Οπου:

* V: Ταχύτητα του νερού στην έξοδο (m/s)

* g: Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (περίπου 9,81 m/s²)

* h: Ύψος της στάθμης νερού πάνω από την έξοδο (m)

Παράγοντας:

* Πιθανή ενέργεια: Στην επιφάνεια του νερού, το νερό έχει πιθανή ενέργεια (PE) λόγω του ύψους του.

* Κινητική ενέργεια: Καθώς το νερό πέφτει, η πιθανή ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια (KE).

* Διατήρηση ενέργειας: Υποθέτοντας ότι δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας, η PE στην κορυφή είναι ίση με το KE στην έξοδο.

`` `

PE =KE

MGH =(1/2) MV²

`` `

Οπου:

* m: Μάζα του νερού

* h: Ύψος της στάθμης νερού πάνω από την έξοδο

Επίλυση για ταχύτητα (V), παίρνουμε:

`` `

v =√ (2GH)

`` `

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι το ύψος της στάθμης του νερού πάνω από την έξοδο είναι 2 μέτρα.

* h =2 m

* g =9,81 m/s²

Επομένως, η ταχύτητα του νερού στην έξοδο είναι:

`` `

v =√ (2 * 9,81 m/s² * 2 m)

V ≈ 6,26 m/s

`` `

Σημαντικές σημειώσεις:

* Αυτός ο υπολογισμός προϋποθέτει ιδανικές συνθήκες. Στην πραγματικότητα, παράγοντες όπως η τριβή και το ιξώδες μπορούν να επηρεάσουν την πραγματική ταχύτητα.

* Ο τύπος υπολογίζει την ταχύτητα του νερού στην έξοδο. Η ταχύτητα θα είναι μικρότερη από αυτή την τιμή καθώς το νερό πέφτει λόγω της επίδρασης της βαρύτητας.

* Ο ρυθμός ροής του νερού εξαρτάται από το μέγεθος της εξόδου και της ταχύτητας.

* Ο τύπος λειτουργεί για οποιοδήποτε υγρό, όχι μόνο νερό.