< Return to Video

Venturi effect and Pitot tubes

  • 0:01 - 0:03
    נדבר על אפקט ונטורי.
  • 0:03 - 0:06
    הוא עוסק במים, או בזורם כלשהו,
  • 0:06 - 0:07
    הזורם בצינור.
  • 0:07 - 0:10
    מסתבר שהמים זורמים כאן,
  • 0:10 - 0:14
    ללא דאגות מיוחדות,
  • 0:14 - 0:16
    ואז הם פוגשים קטע יותר צר.
  • 0:16 - 0:18
    מה יקרה כאן?
  • 0:18 - 0:19
    המים חייבים להמשיך לזרום,
  • 0:19 - 0:22
    אך הם יתחילו לזרום מהר יותר,
  • 0:22 - 0:24
    דרך החלק הצר.
  • 0:24 - 0:26
    מה הסיבה לכך? ישנה כמות מסוימת
  • 0:26 - 0:28
    של מים הזורמת בצינור.
  • 0:28 - 0:31
    כל המים באזור הזה, כאן.
  • 0:32 - 0:34
    נסתכל על חזית המים הזאת.
  • 0:34 - 0:36
    כל החלק הזה מלא מים,
  • 0:36 - 0:39
    ונניח שחתך המים הזה
  • 0:39 - 0:41
    זרם מהחלק האחורי
  • 0:41 - 0:44
    עד לחזית,
  • 0:44 - 0:45
    בשנייה אחת.
  • 0:45 - 0:50
    כל הנפח הזה, נע דרך החלק הזה
  • 0:50 - 0:51
    של הצינור, בשנייה אחת.
  • 0:51 - 0:55
    קיים חוק בפיזיקה, האומר שאותו נפח
  • 0:55 - 0:57
    צריך לעבור דרך כל חלקי הצינור.
  • 0:58 - 1:01
    אחרת, לאן המים ילכו?
  • 1:01 - 1:02
    הצינור היה צריך להישבר, או משהו כזה.
  • 1:02 - 1:04
    המים האלה צריכים ללכת לאנשהו.
  • 1:04 - 1:07
    אם כל הנפח הזה עבר דרך כאן בשנייה אחת,
  • 1:07 - 1:09
    אותו נפח חייב לזרום דרך החלק
  • 1:09 - 1:12
    הצר הזה, בשנייה אחת.
  • 1:12 - 1:15
    הדרך האפשרית היחידה, עבור
  • 1:15 - 1:17
    החזית הזאת, במקום
  • 1:17 - 1:21
    שהיא תעבור מכאן לשם, החזית
  • 1:21 - 1:22
    צריכה לשנות את צורתה.
  • 1:22 - 1:23
    חזית המים תצטרך לעבור
  • 1:23 - 1:27
    מכאן לשם, אולי ב- 1/4 שנייה,
  • 1:27 - 1:29
    כי כל הדבר הזה יידחס במעבר הזה
  • 1:29 - 1:30
    באותו פרק זמן.
  • 1:31 - 1:32
    כי יש עוד מים מאחוריו.
  • 1:32 - 1:33
    עוד מים מגיעים,
  • 1:33 - 1:36
    וקצב זרימת הנפח צריך להיות אותו הדבר.
  • 1:36 - 1:39
    כמות הנפח ליחידת זמן הזורמת בחלק מסוים
  • 1:39 - 1:41
    של הצינור, צריך להיות שווה
  • 1:41 - 1:45
    לקצב זרימת הנפח בכל חלק אחר של הצינור,
  • 1:45 - 1:47
    כי המים האלה צריכים ללכת לאנשהו.
  • 1:47 - 1:49
    הם לא נעלמים,
  • 1:49 - 1:50
    הם חייבים להמשיך לזרום.
  • 1:50 - 1:52
    הדבר החשוב הוא, אם כן,
  • 1:52 - 1:55
    שהמים זורמים מהר יותר
  • 1:55 - 1:57
    דרך החלק הצר של הצינור.
  • 1:57 - 2:00
    לפעמים הרבה יותר מהר.
  • 2:00 - 2:04
    ככל שהרדיוס של החלק הצר, קטן יותר מהרדיוס
  • 2:04 - 2:06
    המקורי, כך המים יזרמו יותר מהר דרך כאן.
  • 2:06 - 2:07
    למה זה חשוב?
  • 2:08 - 2:13
    כי מהירות יותר גבוהה פירושה לחץ יותר נמוך.
  • 2:14 - 2:17
    למה מהירות יותר גבוהה של זורם, פירושה לחץ
  • 2:17 - 2:18
    נמך יותר? נסתכל על משוואת ברנולי.
  • 2:18 - 2:25
    משוואת ברנולי אומרת P1 ועוד רו g h1,
  • 2:25 - 2:29
    ועוד 1/2 רו v1 בריבוע,
  • 2:29 - 2:35
    שווה P2 ועוד רו g h2,
  • 2:35 - 2:39
    ועוד 1/2 רו v2 בריבוע.
  • 2:39 - 2:40
    זה נראה מפחיד.
  • 2:40 - 2:43
    מה זה P1? נבחר נקודה מסוימת בצינור.
  • 2:44 - 2:46
    נבחר את הנקודה הזאת.
  • 2:46 - 2:47
    נקרא לה נקודה 1. כל ה-1ים האלה,
  • 2:47 - 2:51
    כל האגף הזה, מתייחס לנקודה הזאת.
  • 2:51 - 2:54
    נבחר את נקודה 2 כאן. כל האגף הזה
  • 2:54 - 2:55
    מתייחס לנקודה הזאת.
  • 2:55 - 2:56
    שימו לב.
  • 2:56 - 2:59
    זה בעצם אותו הגובה.,
  • 3:00 - 3:02
    אנו מניחים שאין הבדל משמעותי בגבהים.
  • 3:02 - 3:04
    נצמצם אותם
  • 3:04 - 3:05
    כי הם שווים.
  • 3:05 - 3:07
    לא נתייחס אליהם.
  • 3:07 - 3:10
    זה אומר, שאם נתון לחץ כלשהו בנקודה 1,
  • 3:10 - 3:13
    ומהירות מסוימת של המים באותה נקודה,
  • 3:13 - 3:15
    אפשר להציב את הערכים שלהם באגף הזה.
  • 3:15 - 3:16
    עכשיו נסתכל כאן.
  • 3:16 - 3:19
    אנו יודעים שהמהירות יותר גבוהה,
  • 3:19 - 3:20
    אמרנו זאת קודם, כי קצב
  • 3:20 - 3:22
    זרימת המים צריך להישמר.
  • 3:22 - 3:25
    המהירות כאן יותר גבוהה.
  • 3:25 - 3:27
    הערך הזה יותר גדול.
  • 3:27 - 3:31
    אבל, אנו יודעים ששני האגפים שווים.
  • 3:31 - 3:34
    אם האיבר הזה גדל, זה אומר שהחלץ
  • 3:34 - 3:37
    חייב לרדת, כך שכאשר נחבר אותם,
  • 3:37 - 3:39
    נקבל את אותה תוצאה כמו באגף השני.
  • 3:39 - 3:41
    זה נקרא עקרון ברנולי.
  • 3:41 - 3:44
    עקרון ברנולי אומר שכאשר זורם מגביר את
  • 3:44 - 3:46
    מהירותו, הלחץ שלו יורד.
  • 3:46 - 3:48
    זה נשמע מנוגד להיגיון.
  • 3:48 - 3:50
    היינו מצפים, אולי, שיקרה הפוך.
  • 3:50 - 3:52
    היינו מצפים שזורם שנע יותר מהר,
  • 3:52 - 3:56
    יהיה לו הרבה לחץ, אבל קורה בדיוק ההיפך.
  • 3:56 - 3:59
    לזורם הנע מהר יש לחץ יותר נמוך,
  • 3:59 - 4:01
    הודות לעקרון ברנולי.
  • 4:01 - 4:04
    זה מה שגורם לאפקט ונטורי.
  • 4:04 - 4:06
    אפקט ונטורי מתייחס לעובדה, שאם יש לנו
  • 4:06 - 4:09
    צינור ורוצים קטע בעל לחץ יותר נמוך,
  • 4:09 - 4:11
    רוצים שהלחץ יירד בגלל סיבה כלשהי,
  • 4:11 - 4:13
    וזה קורה הרבה פעמים,
  • 4:14 - 4:16
    צריך לקחת קטע צינור צר יותר.
  • 4:16 - 4:20
    בקטע הצינור הצר, הזורם ינוע יותר מהר
  • 4:20 - 4:22
    וזה יביא ללחץ יותר נמוך.
  • 4:22 - 4:24
    זה הרעיון שמאחורי אפקט ונטורי.
  • 4:24 - 4:27
    אם כך, אפקט ונטורי אומר שבקטעים
  • 4:27 - 4:30
    יותר צרים בצינור, מקבלים לחץ יותר נמוך.
  • 4:30 - 4:32
    כשמדברים על זורמים,
  • 4:32 - 4:34
    צריך לההתייחס למשהו נוסף.
  • 4:34 - 4:37
    אמחק את כל זה.
  • 4:37 - 4:39
    דמיינו שיש כאן קיר לבנים,
  • 4:39 - 4:41
    וזורם כלשהו זורם אליו.
  • 4:41 - 4:42
    יתכן שזה אוויר.
  • 4:42 - 4:46
    יש לנו זורם כלשהו הזורם לכיוון הקיר.
  • 4:46 - 4:48
    זאת נראית דוגמא קצת טיפשית של
  • 4:48 - 4:50
    עקרון ברנולי, אך תבינו את
  • 4:50 - 4:52
    כוונתי בהמשך.
  • 4:52 - 4:53
    זה זורם לכאן.
  • 4:53 - 4:54
    מה יקרה?
  • 4:54 - 4:56
    הזורם לא יכול לחדור דרך הקיר.
  • 4:56 - 4:57
    הוא אמור ללכת לאנשהו.
  • 4:57 - 5:00
    יתכן שזה יסטה כלפי מעלה, ככה.
  • 5:00 - 5:02
    וזה ילך בכיוון הזה.
  • 5:02 - 5:03
    יותר קרוב לזה.
  • 5:04 - 5:06
    הצד הזה הולך כלפי מטה.
  • 5:06 - 5:08
    זה בערך מה שקורה.
  • 5:08 - 5:10
    ישנו קטע באמצע
  • 5:10 - 5:11
    שבעצם מסתיים שם.
  • 5:11 - 5:14
    הוא כאן והוא תקוע.
  • 5:14 - 5:17
    צריך להיות איזשהו חלק של האוויר, כאן
  • 5:17 - 5:19
    באמצע, אשר איננו נע.
  • 5:19 - 5:21
    מה יהיה הלחץ במקום הזה,
  • 5:21 - 5:24
    על בסיס המשתנים של הבעיה הזאת?
  • 5:24 - 5:27
    נוכל להשתמש שוב במשוואת ברנולי.
  • 5:27 - 5:30
    נבחר שתי נקודות. נבחר את זה כנקודה 1.
  • 5:30 - 5:33
    נבחר את זה כנקודה 2.
  • 5:33 - 5:36
    משוואת ברנולי אומרת את זה.
  • 5:36 - 5:39
    נגיד ששתי הנקודות נמצאות באותו הגובה,
  • 5:40 - 5:42
    כך שהגובה לא משנה.
  • 5:42 - 5:44
    אם שני האיברים האלה שווים,
  • 5:44 - 5:46
    נוכל לצמצם אותם, כי ניתן להחסיר אותם
  • 5:46 - 5:49
    משני האגפים, הם זהים.
  • 5:49 - 5:50
    מה ניתן להגיד הלאה?
  • 5:50 - 5:53
    אנו יודעים שהמהירות בנקודה 2 היא אפס.
  • 5:53 - 5:55
    האוויר לא נע, הוא תקוע.
  • 5:55 - 5:56
    הוא עומד.
  • 5:56 - 5:58
    על כן, v2 שווה לאפס.
  • 5:58 - 6:01
    מקבלים שהלחץ בנקודה
  • 6:01 - 6:06
    2, הנקראת לפעמים לחץ הקפיאה,
  • 6:06 - 6:09
    נקרא לו לחץ הקפיאה,
  • 6:09 - 6:12
    כי האוויר כאן תקוע, הוא לא נע.
  • 6:12 - 6:15
    אולי תגידו שחשבתם
  • 6:15 - 6:17
    שהאוויר צריך ללכת לאנשהו.
  • 6:17 - 6:18
    זה אכן אמור ללכת לאנשהו,
  • 6:18 - 6:22
    אבל ישנו איזשהו חלק, כאן, שנתקע,
  • 6:22 - 6:25
    הוא נתקע, והאוויר עובר ליד.
  • 6:25 - 6:27
    מהו הלחץ כאן?
  • 6:27 - 6:28
    נחזור למשוואה.
  • 6:29 - 6:30
    כל אלה הולכים.
  • 6:30 - 6:33
    P2, מה שקראתי לחץ הקפיאה,
  • 6:33 - 6:38
    שווה ל- P1, הלחץ כאן, ועוד 1/2
  • 6:38 - 6:45
    רו v1 בריבוע. מקבלים את הנוסחה הזאת.
  • 6:45 - 6:50
    למה זה בכלל חשוב?
  • 6:50 - 6:54
    מי יורה אוויר כנגד קיר לבנים?
  • 6:54 - 6:56
    בעצם, עושים את זה כל הזמן.
  • 6:56 - 7:00
    ניתן לבנות מכשיר חשוב, הנקרא צינור פיטו.
  • 7:00 - 7:02
    צינור פיטו נראה בערך ככה.
  • 7:02 - 7:03
    נמחק את זה.
  • 7:03 - 7:05
    בשביל מה צריך את המערכת הזאת,
  • 7:05 - 7:07
    הנקראת צינור פיטו?
  • 7:07 - 7:09
    משתמשים בה למדידת מהירות של זורמים,
  • 7:09 - 7:11
    או, אם גוף נע בתוך זורם,
  • 7:12 - 7:15
    זאת דרך למדוד את מהירותו.
  • 7:15 - 7:17
    בואו ננסה להבין איך עושים זאת.
  • 7:17 - 7:18
    נגיד שאנו במטוס.
  • 7:18 - 7:19
    מרכיבים את זה במטוס.
  • 7:19 - 7:22
    נעים בתוך זורם, בתוך האוויר.
  • 7:22 - 7:26
    האוויר רץ לכיוון הזה.
  • 7:26 - 7:29
    נגיד שהמטוס טס שמאלה, והאוויר ימינה.
  • 7:29 - 7:32
    תרגישו באוויר העובר אותכם.
  • 7:32 - 7:35
    לצינור פיטו יש תמיד את החלק הזה,
  • 7:35 - 7:37
    הפונה לכיוון הרוח, לכיוון האוויר.
  • 7:37 - 7:40
    האוויר מכוון ישירות כלפי החלק הזה,
  • 7:40 - 7:44
    הדבר החשוב הוא, שזה חסום בקצה.
  • 7:44 - 7:48
    ישנו כאן אוויר, אך הוא אינו נע.
  • 7:48 - 7:50
    האוויר בחלק הזה אינו יכול לנוע
  • 7:50 - 7:53
    לאורך כל הדרך, כי אין לו לאן ללכת.
  • 7:53 - 7:56
    זורם שנכנס פנימה, חייב לצאת החוצה.
  • 7:56 - 7:57
    אבל אין כאן יציאה החוצה.
  • 7:57 - 7:59
    ישנו גם החלק השני,
  • 7:59 - 8:02
    כאן למעלה יש לנו תא נוסף,
  • 8:03 - 8:05
    שהאוויר זורם מעליו.
  • 8:05 - 8:08
    זה מכוון בזווית ישרה ביחס לזרימת האוויר.
  • 8:08 - 8:09
    בתא התחתון
  • 8:09 - 8:12
    האוויר אינו זורם.
  • 8:12 - 8:15
    זה מאפשר לנו דרך לקבוע את ההפרש
  • 8:15 - 8:18
    בין הלחץ כאן, לבין הלחץ שם.
  • 8:18 - 8:20
    היה טוב אם היה כאן סוג כלשהו של ממברנה,
  • 8:20 - 8:24
    משהו המפריד בין שני החלקים האלה,
  • 8:24 - 8:26
    המראה לנו מהו הפרש הלחצים, נכון?
  • 8:26 - 8:30
    אם הלחץ בצד הזה גבוה יותר במקצת,
  • 8:30 - 8:34
    מהלחץ בצד הזה, זה היה מתעקם החוצה,
  • 8:34 - 8:37
    אחד מהם מודד את הלחץ כאן,
  • 8:37 - 8:40
    והשני מודד את הלחץ שם.
  • 8:40 - 8:43
    מהו הקשר המתמטי?
  • 8:43 - 8:45
    זה הקשר שכבר ראינו.
  • 8:45 - 8:48
    כאן זה לחץ הקפיאה, נכון?
  • 8:48 - 8:50
    האוויר לא נע כאן, הוא זרם ישר לכאן.
  • 8:50 - 8:52
    אנו יודעים שכאן המהירות היא אפס.
  • 8:52 - 8:59
    על כן, לחץ הקפיאה שווה ללחץ כאן למעלה.
  • 8:59 - 9:02
    אני שוב מניח שהפרש הגבהים זניח,
  • 9:02 - 9:05
    זהו מכשיר מאד קטן,
  • 9:05 - 9:07
    הוא אינו 10 מטר גובה,
  • 9:07 - 9:10
    הפרש הגבהים הוא מזערי,
  • 9:10 - 9:12
    ואז יש לנו את אותה משוואה מקודם.
  • 9:12 - 9:19
    זה שווה ללחץ ועוד 1/2 רו v בריבוע.
  • 9:19 - 9:21
    זאת הדרך לקבוע את המהירות,
  • 9:21 - 9:24
    כי מכאן ניתן לבודד את v.
  • 9:24 - 9:29
    אני מקבל ש- v1 שווה ל- Ps, לחץ הקפיאה,
  • 9:29 - 9:33
    פחות הלחץ בנקודה 1. כל זה
  • 9:33 - 9:37
    כפול שתיים חלקי צפיפות האוויר.
  • 9:37 - 9:39
    ומוציאים את השורש הריבועי,
  • 9:39 - 9:40
    כי עלינו לקבל את v1.
  • 9:40 - 9:44
    המכשיר הזה בודק מהו הפרש
  • 9:44 - 9:46
    הלחצים כאן,
  • 9:46 - 9:49
    עלינו לדעת מהי הצפיפות של האוויר,
  • 9:49 - 9:51
    וזה מאפשר לנו לקבוע את
  • 9:51 - 9:54
    מהירות הזורם, או במילים אחרות,
  • 9:54 - 9:57
    המהירות של המטוס הטס בתוך האוויר.
Title:
Venturi effect and Pitot tubes
Description:
more » « less
Video Language:
English
Duration:
09:58

Hebrew subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.