-
Нека научим нещо за флуидите.
-
Вероятно вече имаш представа
какво е флуид,
-
но нека разгледаме флуидите
от гледна точка на физиката,
-
или на химията,
-
в зависимост от контекста,
в който гледаш този клип.
-
Флуидът е нещо, което заема
формата на съда си.
-
Ако примерно имах
в ръцете си стъклена сфера
-
и да кажем, че съм я напълнил с вода.
-
Щях да кажа също, че работим в среда
с нулева гравитация, но още е рано за това.
-
Нека всеки кубичен сантиметър
от тази сфера да е пълен с вода,
-
и нека сферата не е стъклена,
нека кажем, че е гумена.
-
Ако исках да променя формата на сферата,
без да променям обема ѝ,
-
Ако променя формата,
за да изглежда така –
-
водата би променила формата си
заедно със съда си.
-
В случая работя със зелена вода, но същото
би се случило и ако работех с кислород.
-
А кислородът е газ, нали?
-
Той би запълнил съда в този случай, а също
би запълнил и съда с новата форма.
-
Флуидите по принцип заемат формата на съда си.
-
До сега дадох два примера за флуиди:
-
течности и газове.
-
Това са двата вида флуиди.
И двата заемат формата на съда си.
-
Каква е разликата между
течностите и газовете?
-
Газовете са свиваеми.
-
което означава, че мога да намаля
-
обема на съда и газът просто
би се свил заедно със съда.
-
Така че можеш да го възприемаш като...
-
Ако надуя балон, можеш да го стиснеш малко.
-
Вътре има въздух.
-
В определен момент натискът
може да стане достатъчно голям,
-
за са пукне балона, но можеш да го стиснеш.
-
Докато течностите са несвиваеми.
-
И как знам, че течностите са несвиваеми?
-
Да си представим същия балон,
изцяло напълнен с вода.
-
Ако стиснем този балон от всички страни.
-
Имам ето този балон и е пълен с вода.
-
Ако стиснем този балон
-
от всички страни, няма да можем да
-
променим обема на този балон.
Без значение какво правиш,
-
няма да можеш да промениш обема.
-
Няма значение колко сила или натиск прилагаме
-
от всички страни върху него.
-
Ако този е пълен с газ –
лилавият балон е с газ –
-
всъщност можем да намалим обема,
като увеличим
-
натиска от всички страни върху балона,
-
можем да го стиснем
и да намалим целия обем.
-
И това е разликата
между течност и газ:
-
газовете са свиваеми, течностите – не.
-
По-късно ще научим, че можем
-
да превърнем течност в газ и газ в течност
-
и течност в твърдо вещество,
ще научим всичко за това по-късно,
-
но това е много добро работно определение.
-
Затова ще го използваме и сега
ще се фокусираме върху течностите,
-
за да видим дали можем да научим
малко за движението на течностите
-
или за движението на флуидите по принцип.
-
Ще скицирам нещо друго.
-
Да кажем, че имам това:
-
имам предмет със странна форма,
който има навика да се появява често
-
в учебниците по физика, който
ще нарисувам в жълто.
-
Този предмет със странна форма,
който е сравнително тесен тук
-
и продължава като U и става
с много по-дълъг отвор.
-
Нека определим площта
на този отвор като A1
-
и площта на този като A2.
-
Този е по-голям.
-
И нека напълним това нещо с течност,
-
която да е синя.
-
Това е моята течност.
-
Нека го напълним с малко течност...
-
Да видя дали този инструмент...
-
Ето! Погледни!
-
Напълних го толкова бързо.
-
Добре.
-
И това е течност, не просто флуид. И какво е важното относно течностите?
-
Несвиваеми са. Нека използваме това, което
-
знаем за силата, всъщност работата, и да видим
-
дали се сещаме за някои правила, свързани
със сила и натиск, които се отнасят за течностите.
-
Какво знаем за работата? Работата е
силата, умножена по разстоянието.
-
Можем да я разглеждаме и като
енергията, внесена в системата.
-
Ще го запиша отдолу.
-
Работата е равна на силата по разстоянието.
(в България означаваме работата с А)
-
Учихме също, че работата
Wвх = Wизх.
-
Силата по разстоянието,
които внасяме в системата,
-
са равни на силата по разстоянието,
които изкарваме от системата.
-
И може и да искаш да си припомниш
още веднъж видеото за работа.
-
Но това е просто законът
за запазване на енергия.
-
Внесената работа Wвх е кинетичната енергия
-
измерва се в джаули,
-
и работата Wизх е потенциалната енергия.
-
И никаква енергия
не е премахната или добавена.
-
Просто приема други форми.
-
Нека просто използваме това тук:
-
силата по разстоянието,
които добавяме, равно на
-
силата по разстоянието,
които получаваме.
-
силата по разстоянието,
които добавяме,
-
е равно на силата по разстоянието,
които получаваме.
-
Добре, нека кажем, че
-
съм натиснал със сила
-
цялата тази повърхност.
-
Да кажем, че имаме бутало.
-
Да кажем, че имаме пурпурно бутало тук
-
и го натискам надолу.
-
Натискам го
-
със сила F1.
-
И да кажем, че буталото
изминава разстояние D1.
-
Това е първоначалната позиция
-
и това е крайната позиция.
-
Ще го направя със...
-
Трудната част от видеото
е да сменяш цветовете.
-
След като съм го натиснал,
-
буталото идва до тук.
-
Това е разстоянието, което изминава
буталото при натиска.
-
Това е D1.
-
Водата е тук
-
и аз натиснах водата надолу с D1 метра, нали?
-
И в тази ситуация работата е
-
F1 по D1, нали?
-
Но нека задам този въпрос:
-
колко вода съм изместил?
-
Колко точно вода съм изместил?
-
Това е този обем, нали?
-
Взех целия този обем
-
и го натиснах надолу.
-
И какъв е обемът тук,
-
който изместих?
-
Обемът тук е...
-
Изместеният обем
-
трябва да е равен на разстоянието
-
(това е като цилиндър с течност)
-
значи това разстояние умножено
по тази площ, нали?
-
... по площта на контейнера в този момент.
-
Да предположим, че е константа
в този момент
-
и че се променя точно след това.
-
Равно е на площ1 по разстояние1.
-
Знаем също така, че течността
трябва да отиде някъде.
-
Какво знаем за течностите?
-
Не можем да ги свием.
-
Не можем да променим обема им.
-
И целият този обем трябва
-
да се премести някъде.
-
Тук беше течността.
-
Тя ще се повдигне малко.
-
Да кажем, че идва до тук.
-
Това е новото ѝ равнище.
-
Ще се промени разстоянието тук.
-
И как да знаем колко е това разстояние?
-
Обемът, който се променя тук,
-
трябва да се премести някъде.
-
Ще натисне това,
-
всичко това ще натисне.
-
Тази течност трябва
да се премести някъде
-
Ще стигне до края.
-
Може да не са абсолютно
същите молекули,
-
но това може да измести течност тук,
-
това ще измести течност тук,
-
тук, и тук, и тук
-
чак докато течността тук горе
-
се измести и се издигне нагоре.
-
Обемът, който изместваме тук надолу,
-
е същият обем, който идва тук нагоре.
-
И каква е промяната в обема?
-
Колко обем изместихме тук горе?
-
Е, този обем тук е
-
разстоянието 2, умножено по
тази по-голяма площ.
-
Можем да кажем, че:
-
обем 2 е равен на
-
разстояние 2 по тази по-голяма площ.
-
И знаем, че течността е несвиваема,
-
така че този обем трябва
да е равен на този обем, нали?
-
Знаем, че тези две величини
-
са равни една на друга.
-
Площ 1 по Разстояние 1
-
(тази площ умножена по това разстояние)
-
ще е равно на
-
тази площ умножена по това разстояние:
-
Площ 2 по Разстояние 2.
-
Да видим какво можем да направим:
-
Знаем това: Fвх умножено по Dвх
-
е равно на Fизх по Dизх
-
Да вземем това уравнение...
-
Отново ще премина на зелено,
-
за да не се объркаме.
-
... и да разделим двете страни...
-
ще го препиша.
-
Да кажем, че съм преписал
всяка вложена сила
-
Всъщност, вече нямам време,
-
затова ще продължа това в следващото видео.
-
До скоро.