Mechanika IV.: Hidrosztatika és hidrodinamika. Vizsgatétel. Folyadékok fizikája. Folyadékok alaptulajdonságai

Hasonló dokumentumok
Folyadékáramlás. Folyadékok alaptulajdonságai

Hidrosztatika, Hidrodinamika

Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

Folyadékáramlás. Orvosi biofizika (szerk. Damjanovich Sándor, Fidy Judit, Szöllősi János) Medicina Könyvkiadó, Budapest, 2006

Kollár Veronika A biofizika fizikai alapjai

Hidrosztatika, Hidrodinamika

HIDROSZTATIKA, HIDRODINAMIKA

Folyadékok és gázok mechanikája

Folyadékok és gázok áramlása

Folyadékáramlás, szív munkája

Folyadékok és gázok áramlása

Szent István Egyetem FIZIKA. Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

Transzportfolyamatok. összefoglalás, általánosítás Onsager egyenlet I V J V. (m/s) áramvonal. turbulens áramlás = kaotikusan gomolygó áramlás

Dinamika. p = mυ = F t vagy. = t

Folyadékok és gázok mechanikája

FIZIKA. Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

F. F, <I> F,, F, <I> F,, F, <J> F F, <I> F,,

Hidrosztatika. Folyadékok fizikai tulajdonságai

Folyadékáramlás, szív munkája

Folyadékáramlás vérkeringés

Vérkeringés. A szív munkája

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

Szent István Egyetem FIZI IKA Folyadékok fizikája (Hidrodinamika) Dr. Seres István

Szilárd testek rugalmas alakváltozásai Nyú y j ú tás y j Hooke törvény, Hooke törvén E E o Y un un modulus a f eszültség ffeszültség

ÁRAMLÁSTAN MFKGT600443

A nyomás. IV. fejezet Összefoglalás

Reológia Mérési technikák

Folyadékáramlás vérkeringés

Nyújtás. Ismétlés. Hooke-törvény. Harántösszehúzódás: nyújtásnál/összenyomásnál a térfogat növekszik/csökken

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

DR. DEMÉNY ANDRÁS-I)R. EROSTYÁK JÁNOS- DR. SZABÓ GÁBOR-DR. TRÓCSÁNYI ZOLTÁN FIZIKA I. Klasszikus mechanika NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ, BUDAPEST

TestLine - Fizika 7. évfolyam folyadékok, gázok nyomása Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. évfolyam folyadékok, gázok nyomása Minta feladatsor

Vérkeringés. A szív munkája

Transzportfolyamatok

Transzportjelenségek

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Fűtési rendszerek hidraulikai méretezése. Baumann Mihály adjunktus Lenkovics László tanársegéd PTE MIK Gépészmérnök Tanszék

Folyadékok és gázok mechanikája. Fizika 9. osztály 2013/2014. tanév

Áramlástan feladatgyűjtemény. 6. gyakorlat Bernoulli-egyenlet instacionárius esetben

Szűrés. Gyógyszertechnológiai alapműveletek. Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológia és Biofarmáciai Intézet

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

Kinematika. speciális pályák: egyenes, szakasz, kör, ellipszis, parabola, spirál, Egyenes vonalú mozgások: egyenletes: s=vt, v=áll. tösszes.

Agrár-környezetvédelmi Modul Vízgazdálkodási ismeretek. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 1.

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

5. gy. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

mérlegegyenlet. ϕ - valamely SKALÁR additív (extenzív) mennyiség térfogati

Áramlástan feladatgyűjtemény. 3. gyakorlat Hidrosztatika, kontinuitás

Az úszás biomechanikája

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

BMEGEÁTAT01-AKM1 ÁRAMLÁSTAN (DR.SUDA-J.M.) 2.FAKZH AELAB (90MIN) 18:45H

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

MUNKAANYAG. Szabó László. Hogyan kell U csöves manométerrel nyomást mérni? A követelménymodul megnevezése: Fluidumszállítás

Propeller és axiális keverő működési elve

FOLYADÉK BELSŐ SÚRLÓDÁSÁNAK MÉRÉSE

Hidraulika. 5. előadás

TÉRFOGATÁRAM MÉRÉSE. Mérési feladatok

TÁMOP F-14/1/KONV Élelmiszeripari műveletek gyakorlati alkalmazásai

Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

A vérkeringés és szívműködés biofizikája

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

1.2 Folyadékok tulajdonságai, Newton-féle viszkozitási törvény

Diffúzió 2003 március 28

Szakmai fizika Gázos feladatok

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Ábragyűjtemény levelező hallgatók számára

Fluidumok áramlása. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

Feladatlap X. osztály

Áramlástan feladatgyűjtemény. 4. gyakorlat Bernoulli-egyenlet

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

GEOTECHNIKA I. LGB-SE VÍZMOZGÁSOK A TALAJBAN

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

VIZSGA ÍRÁSBELI FELADATSOR

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

VIZSGA ÍRÁSBELI FELADATSOR

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

PONTSZÁM:S50p / p = 0. Név:. NEPTUN kód: ÜLŐHELY sorszám

I. Folyadékok mechanikája

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

7.GYAKORLAT (14. oktatási hét)

A vérkeringés és szívm ködés biofizikája

Nyomás. Az az erő, amelyikkel az egyik test, tárgy nyomja a másikat, nyomóerőnek nevezzük. Jele: F ny

Milyen erőtörvénnyel vehető figyelembe a folyadék belsejében a súrlódás?

A keverés fogalma és csoportosítása

Folyadékáramlás, vérkeringés, szív munkája

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

Á R A M L Á S T A N. Áramlás iránya. Jelmagyarázat: p = statikus nyomás a folyadékrészecske felületére ható nyomás, egyenlő a csőfalra ható nyomással

Átírás:

016.11.18. Vizsgatétel Mechanika IV.: Hidrosztatika és hidrodinamika Hidrosztatika és hidrodinamika: hidrosztatikai nyomás, Pascaltörvény. Newtoni- és nem-newtoni folyadékok, áramlástípusok, viszkozitás. Kontinuitási egyenlet, Bernoulli törvény, Hagen-Poiseuille törvény. Orvosi Biofizika tankönyv; 09-4. 016. október 10. Huber Tamás PTE ÁOK Biofizikai Intézet Folyadékok alaptulajdonságai Folyadékok fizikája A folyadék olyan deformálható folyamatos test (anyag), amelynek alakja könnyen megváltoztatható, és térfogata állandó. Halmazállapot lehet: - folyadék - gáz -plazma Kohéziós erő: az egynemű folyadékrészecskék kölcsönhatásából származik. Adhéziós erő: eltérő részecskék kölcsönhatásából származik. Nyugvó folyadékok HIDROSZTATIKA Ideális folyadékok áramlása Áramló folyadékok HIDRODINAMIKA Viszkózus folyadékok áramlása Sűrűség: ρ = m V kg m 3 Nyomás: p = F A N m = Pa Lamináris (réteges) áramlás Turbulens (örvényes) áramlás 1

016.11.18. Történeti háttér nevezetes személyek Hidrosztatika Hidrosztatikai nyomásnak nevezzük a gázoszlopok illetve folyadékoszlopok súlyából származó nyomást. A hidrosztatikai nyomás egyenesen arányos a folyadék vagy gázoszlop sűrűségével és az oszlop magasságával, de nem függ a tároló edény alakjától. Archimedes (~ i.e. 87-1) Pascal (163-166) Newton (164-177) Bernoulli (1667-1748) p = m g A = ρ V g A = ρ A h g A Pascal törvénye: Zárt térben lévő folyadékra kifejtett nyomás minden irányban gyengítetlenül terjed tovább. A folyadékok összenyomhatatlanok: Stokes (1819-1903) Reynolds (184-191) p = F 1 /A 1 = F /A F 1 «F Azonos folyadékoszlop magasság esetén, hol a legnagyobb a hidrosztatikai nyomás értéke? Archimédesz törvénye Minden folyadékba merülő testre felhajtóerő hat, amelynek nagysága egyenlő a test által kiszorított folyadék súlyával. F 1 = p 1 A = g ρ foly h 1 A F = p A = g ρ foly h A F eredő = F F 1 = g ρ foly h h 1 A = g ρ foly V = g m foly folyadék súlya = felhajtó erő A folyadék mindegyik edényben azonos magasságú, tehát valamennyi tartály alján a túlnyomás p = ρ h g. Egy daru segítségével egy huzalon függő fém konténert lógatnak egy tóba. Mekkora erő feszíti a drótsodronyt, ha a konténer tömege fél tonna? ( víz = 1000 kg/m 3, konténer 7850 kg/m 3. V alámerült = m/ konténer T= G-F felhajtó = mg - víz *g*v alámerült T= 4905 65 = 480 N

016.11.18. Hidrodinamika Folyadékáramlás: folyadékok egyirányú mozgása. Az áramlások hajtóereje a nyomáskülönbség (Δp). Térfogati áramerősség: V I t [m 3 /s v. liter/perc] Az áramlás erőssége az áramlási cső keresztmetszetén áthaladó folyadék térfogatának és az áramlás idejének a hányadosa. Az aorta esetében: 6 liter/perc perctérfogat. Az áramlások típusai STACIONÁRIUS az áramlás lamináris áramlásokban, ha nincs forrás vagy nyelő, illetve konzervatív áramlási térben, ahol a be- és kiáramlás összege nulla (pl. az érrendszer kapillárisaiban). Forrás (beáramlás) folyamatos (pl. növényi nedvek) lamináris (réteges) ha az áramlás sebessége (v) kicsi nincs keveredés sima felszín Az áramló közeg lehet: - pulzáló (pl. vérkeringés) - turbulens (örvényes) ha az áramlás sebessége (v) a viszkozitáshoz képest arányosan nagy örvényes durva felszín ideális folyadék (nulla viszkozitás) -absztrakció, kivéve a folyékony He egyik módosulata! newtoni folyadék (- csak a hőmérséklettől függő viszkozitás) nem-newtoni folyadékok (a viszkozitás függ az áramlás sebességétől - és a hőmérséklettől) Nyelő (kiáramlás) Stacionárius áramlásban a Dt idő alatt bármely teljes keresztmetszeten (pl. A 1 és A ) átáramló folyadéktérfogat ugyanaz V 1 = V ; a folyadékrészecskék elmozdulása Ds 1 és Ds, ennek megfelelően V 1 =A 1. Ds 1 és V =A. Ds Dt-vel való osztás után: A 1. Ds 1 / Dt = A 1. Ds 1 /Dt azaz A 1. v 1 = A. v Ezt az egyenletet nevezzük kontinuitási/folytonossági egyenletnek, ahol v 1 és v a folyadékrészecskék mozgási sebességét jelentik. 3

016.11.18. Bernoulli törvénye Energetikailag munka: W 1 = p 1 V ; W = p V mozgási energia: E E 1 = (mv /) (mv 1 /) Az energia megmarad: Viszkózus folyadékok áramlása Newton-féle súrlódási törvény: Dv F A Dh W 1 W = E E 1 W 1 + E 1 = W + E p 1 V + (mv 1 /) = p V + (mv /) Bernoulli egyenlet általános alakja (áramlás ferde csőben): v1 v p1 g h1 p g h áll. p: sztatikai, (ρv 1 /): dinamikai nyomás Viszkozitás (dinamikai): Ns Pa s m A viszkozitás függ: anyagminőség koncentráció hőmérséklet ( hőm, η ) nyomás Reynolds szám Stokes-féle súrlódási törvény R 1160 R 1160 lamináris turbulens Egy newtoni folyadék,4 m/s sebességgel folyik egy 5 mm átmérőjű csövön keresztül. Ha a folyadék viszkozitása 0,41 Pas és sűrűsége 80 kg/m 3, lamináris vagy turbulens áramlás áll-e fenn? F s = 6 π η r v F s F f R = (,4*80*1,5*10-3 ) / 0,41 = 60 Lamináris Lamináris áramlás esetén (kis Reynolds számot feltételezve) az egyenlet leírja, hogy egy r sugarú gömb alakú tárgyra amely η viszkozitással rendelkező folyadékban mozog v sebességgel mekkora súrlódási erő hat. 4

016.11.18. VÉRNYOMÁS: a vér áramlását fenntartó nyomáskülönbség. A nyomáskülönbséget a szív, mint nyomópumpa hozza létre. Lamináris áramlásra, kör keresztmetszetű csőben felírható a HAGEN-POISEUILLE törvény: amelyben és 4 R Dp Q 8 l Dp l 8l 4 R, a nyomás grádiens az áramlási ellenállás Ha a cső sugara csökken, változatlan áramlási erősség fenntartásához nagyobb Dp kell. ANEURIZMA, az ördögi kör Tágulat a meggyengült érszakaszon A 1 V 1 p1 A V p A 1 V 1 p 1 Pozitiv visszacsatolás A növekszik v csökken p növekszik Kontinuitási egyenlet Bernoulli törvény v* A konstans p 1 v konstans Fizikai paraméterek alakulása az érrendszer különböző szakaszain Köszönöm a figyelmet! sebesség összkeresztmetszet nyomás Aorta Artériák Arteriolák Kapillárisok Vénák 5

016.11.18. A világ leghosszabb kísérlete 89 éve zajlik (Thomas Parnell, University of Queensland, 197) A szurok viszkozitása nagyjából 30 milliárdszorosa (,3*10 11 ) a vízének. Date Event Duration(months) Duration (years) 197 Hot pitch poured - - October 1930 Stem cut 0 0.0 December 1938 1st drop fell 98 8.1 February 1947 nd drop fell 99 8. April 1954 3rd drop fell 86 7. May 196 4th drop fell 97 8.1 August 1970 5th drop fell 99 8.3 April 1979 6th drop fell 104 8.7 July 1988 7th drop fell 111 9. November 000 8th drop fell 148 1.3 9th drop touched 17 April 014 8th drop 9th drop separated 4 April 014 from funnel during beaker change (156) (13.4) 156 13.4 http://smp.uq.edu.au/content/pitch-drop-experiment 6