Скорость потока
Скорость потока показывает, с какой скоростью частицы жидкости перемещаются вдоль трубы. Она связана с расходом жидкости: при одинаковом сечении трубы больший расход означает большую скорость потока.
В реальном потоке скорость может различаться в разных точках поперечного сечения. Например, около стенок трубы жидкость движется медленнее из-за трения, а ближе к оси — быстрее. В задачах часто используют среднюю скорость потока: такую скорость, которая даёт тот же объёмный расход через сечение трубы, что и неоднородный поток.
Связь с расходом
Здесь \(Q\) — объём жидкости, проходящий через поперечное сечение за единицу времени, \(S\) — площадь этого сечения, а \(v\) — средняя скорость потока. Поэтому скорость можно найти так: \(v = \frac{Q}{S}\). Формула показывает: при одном и том же расходе в узкой части трубы скорость больше, чем в широкой. Это связано с уравнением неразрывности.
За \(10\ \text{с}\) через трубу с площадью сечения \(0{,}02\ \text{м}^2\) проходит \(0{,}4\ \text{м}^3\) воды. Расход \(Q=0{,}4/10=0{,}04\ \text{м}^3/\text{с}\). Скорость потока \(v=Q/S=0{,}04/0{,}02=2\ \text{м/с}\).
Скорость потока — это скорость движения жидкости, а расход — объём или масса жидкости, проходящие через сечение за единицу времени. Большой расход не всегда означает большую скорость: расход зависит ещё и от площади сечения.
Как изменится скорость потока, если площадь трубы уменьшить в 2 раза, а расход сохранить постоянным?
Главное
- Скорость потока \(v\) характеризует движение жидкости и измеряется в м/с.
- Средняя скорость связана с объёмным расходом формулой \(Q=Sv\).
- При постоянном расходе в более узкой трубе жидкость движется быстрее.