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.