Fluid Dynamics vs Fluid Mechanics
Šķidruma dinamika un šķidruma mehānika ir divas ļoti svarīgas fizikas studiju jomas. Šīs jomas ir ļoti svarīgas, runājot par tādiem priekšmetiem kā aeronautikas inženierija, kuģniecības inženierija, civilā un militārā inženierija un dažādas citas jomas. Šķidruma mehāniku un šķidruma dinamiku var uzskatīt par pilnīgi jaunu klasiskās mehānikas jomu, kur varbūtībai un termodinamikai ir ļoti svarīga loma. Lai pilnībā izprastu šķidruma mehānikas un šķidruma dinamikas aspektus, ir jābūt labām zināšanām enerģijas saglabāšanā, vektoru laukos un pat statistiskajā termodinamikā. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir šķidruma mehānika un šķidruma dinamika, to pamatprincipi, līdzības, pielietojumi un visbeidzot atšķirības.
Šķidruma mehānika
Šķidrums ir definēts kā gāze vai šķidrums. Šķidruma mehānika ir šķidrumu un gāzu uzvedības pētījums. Pareizāk definēta šķidruma mehānika ir šķidrumu un uz tiem vērsto spēku izpēte. Šķidruma mehānikai ir trīs galvenās jomas. Tie ir šķidruma statika, kas pēta šķidrumus miera stāvoklī, šķidruma kinemātika, kas pēta šķidrumu kustības, un šķidruma dinamika, kas pēta spēku ietekmi uz šķidruma kustību. Bet, kā mēs zinām, šķidrumiem un gāzēm nav līdzsvara stāvokļa. Gāzu un šķidrumu termiskās sajaukšanas dēļ vienmēr notiek nejauša kustība. Tomēr gāzu termiskais uzbudinājums ir lielāks nekā šķidrumu. Viens no šķidruma mehānikas pamatlicējiem bija Arhimēds. Viņa slavenais peldspējas princips bija viens no pirmajiem šķidruma mehānikas principiem. Vēlāk tādi ievērojami zinātnieki kā Leonardo da Vinči, Evangelista Toričelli, Īzaks Ņūtons, Blēzs Paskāls, Daniels Bernulli un tādi ievērojami matemātiķi kā Eilers, d’Alemberts, Lagranžs, Puasons un Laplass sniedza nozīmīgu ieguldījumu šķidrumu mehānikas izpētē. Viskozitātes lauku vēlāk izstrādāja Puazails, Heigens, Navjē un Stoks.
Fluid Dynamics
Šķidruma dinamika ir šķidruma mehānikas apakšnozare. Šķidruma dinamika pēta spēku ietekmi uz šķidruma kustību. Visievērojamākie šķidruma dinamikas vienādojumi ir Bernulli vienādojums, ko ierosināja Daniels Bernulli. Tas ir definēts nesaspiežamam, necaurlaidīgam šķidrumam ar vienmērīgu un nemierīgu plūsmu. Šādam šķidrumam hidrostatiskā spiediena, kinētiskās enerģijas uz tilpuma vienību un potenciālās enerģijas uz tilpuma vienību summēšana ir nemainīga. To var attiecināt uz jebkuru patvaļīgu šķidruma plūsmas līniju. Tomēr šķidrumi patiesībā nepakļaujas šim vienādojumam, jo tie ir saspiežami un viskozi. Citi svarīgi šķidruma dinamikas vienādojumi ir Navjē-Stoksa vienādojumi un Reinoldsa transporta teorēma. Pamatā tie ir masu saglabāšana, enerģijas saglabāšana un impulsa saglabāšana dažādās formās. Svarīgs šķidruma dinamikas aspekts ir aerodinamika. Lidmašīnās tiek izmantota Bernulli teorēma, lai radītu spiediena starpību starp spārnu otrādi un negatīviem. Tas padara lidošanu iespējamu. Hidrodinamikai ir arī svarīga loma ikdienas dzīvē.
Kāda ir atšķirība starp šķidruma mehāniku un šķidruma dinamiku?
• Šķidruma mehānika pēta šķidrumus gan statiskā, gan dinamiskā stāvoklī.
• Šķidruma dinamika ir šķidruma mehānikas apakšnodaļa. Tas pēta tikai spēku ietekmi uz kustīgiem šķidrumiem.
