伯努利定律
伯努利方程实验
伯努利原理(又称伯努利定律或柏努利定律)是流体力学中的一个定律,由瑞士流体物理学家丹尼尔·伯努利于1738年出版他的理论《Hydrodynamica》,描述流体沿着一条稳定、非黏性、不可压缩的流线移动行为。
伯努利原理往往被表述为p+1/2ρv2+ρgh=C,这个式子被称为伯努利方程。
式中p为流体中某点的压强,v为流体该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。
它也可以被表述为p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。
需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
原表达形式适于理想流体(不存在摩擦阻力)。
式中各项分别表示单位流体的动能、位能、静压能之差。
假设条件使用伯努利定律必须符合以下假设,方可使用;如没完全符合以下假设,所求的解也是近似值。
•定常流:在流动系统中,流体在任何一点之性质不随时间改变。
•不可压缩流:密度为常数,在流体为气体适用于马赫数(Ma)<0.3。
•无摩擦流:摩擦效应可忽略,忽略黏滞性效应。
•流体沿着流线流动:流体元素沿着流线而流动,流线间彼此是不相交的。
推导过程考虑一符合上述假设的流体,如图所示:流体因受力所得的能量:流体因引力做功所损失的能量:流体所得的动能可以改写为:根据能量守恒定律,流体因受力所得的能量+流体因引力做功所损失的能量=流体所得的动能。
对后可得丹尼尔·伯努利在1726年首先提出时的内容就是:在水流或气流里,如果速度小,压强就大,如果速度大,压强就小。
这个原理当然有一定的限制,但是在这里我们不谈它。
下面是一些通俗些的解释:向AB管吹进空气。
如果管的切面小(像a处),空气的速度就大;而在切面大的地方(像b处),空气的速度就小。
在速度大的地方压力小,速度小的地方压力大。
因为a处的空气压力小,所以C 管里的液体就上升;同时b处的比较大的空气压力使D管里的液体下降。
流体流动状态与伯努利方程
流体流动状态与伯努利方程
流体力学伯努利的方程是p+1/2ρv2+ρgh=C。
p为流体中某点的压强,v为流体该点的流速,ρ为流体密度,g 为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。
它也可以被表述为p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。
扩展资料:
使用伯努利定律必须符合以下假设,方可使用;如没完全符合以下假设,所求的解也是近似值:
1、定常流:在流动系统中,流体在任何一点之性质不随时间改变。
2、不可压缩流:密度为常数,在流体为气体适用于马赫数(Ma)<0.3。
3、无摩擦流:摩擦效应可忽略,忽略黏滞性效应。
4、流体沿着流线流动:流体元素沿着流线而流动,流线间彼此是不相交的。
参考资料来源:百度百科—伯努利原理。
流体的能量方程和伯努利定律
流体的能量方程和伯努利定律流体的能量方程和伯努利定律是研究流体力学中非常重要的两个定律。
在本文中,我将详细介绍这两个定律的概念、原理和应用。
一、能量方程流体的能量方程是描述流体在运动过程中能量守恒的一种数学表达形式。
它是基于流体力学中的伯努利原理和能量守恒定律推导得出的。
能量方程的基本形式如下:\[P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{constant}\]其中,\(P\) 表示流体的压力,\(\rho\) 表示流体的密度,\(v\) 表示流体的速度,\(g\) 表示重力加速度,\(h\) 表示流体的高度。
根据能量方程,我们可以看出,在流体中,当速度增加时,压力会减小,而当速度减小时,压力会增大。
而当流体在重力作用下上升或下降时,其速度也会相应发生变化。
能量方程的应用非常广泛,例如在水力学中,我们可以利用能量方程计算水流经过水轮机时的能量转换效率;在流体管道工程中,能量方程可以帮助我们分析管道中的压力损失情况等。
二、伯努利定律伯努利定律是基于能量方程得出的一个特殊情况,即在水平流动的不可压缩流体中,流线沿程不受外力做功的情况下,流体的总能量保持恒定。
伯努利定律的表达形式如下:\[P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{constant}\]伯努利定律告诉我们,流体在不同的位置上有不同的流速时,其压力也会相应发生变化。
当流体流速增大时,压力会降低;当流速减小时,压力会增加。
伯努利定律在实际应用中非常广泛,例如在空气动力学中,我们利用伯努利定律可以解释为什么翅膀上方流速较大、压力较小,从而产生升力,使飞机能够飞翔。
在气象学中,伯努利定律也有重要应用,可以帮助我们研究气压系统的演化和气候变化。
结语流体的能量方程和伯努利定律是流体力学中的重要定律,它们不仅揭示了流体在运动过程中能量守恒的规律,而且在各个领域具有广泛的应用价值。
伯努利方程原理
伯努利方程原理伯努利方程原理是流体力学中的重要定律,描述了流体在沿流动方向不受外力作用时的行为。
它是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本原理而推导出来的。
我们来了解一下伯努利方程的基本概念。
伯努利方程是描述流体在沿流动方向上速度变化时,压力、速度和高度之间的关系。
它的数学表达形式为:P + 1/2ρv^2 + ρgh = 常数其中,P表示压力,ρ表示流体的密度,v表示流体的速度,g表示重力加速度,h表示流体的高度。
这个方程表明,在不受外力作用的情况下,当流体速度增大时,压力会减小;当流体速度减小时,压力会增大。
伯努利方程原理的推导基于三个基本原理:质量守恒、动量守恒和能量守恒。
质量守恒原理指的是在流体运动过程中,单位时间内通过任意截面的流体质量保持不变。
这意味着如果流体速度增大,流体密度会减小;如果流体速度减小,流体密度会增大。
动量守恒原理表明在流体运动过程中,单位时间内通过任意截面的动量保持不变。
根据牛顿第二定律,动量等于质量乘以速度,因此当流体速度增大时,流体的动量也会增大;当流体速度减小时,流体的动量也会减小。
能量守恒原理指的是在流体运动过程中,单位时间内通过任意截面的能量保持不变。
根据能量转化的原理,当流体速度增大时,其动能增加,而静压能减小;当流体速度减小时,其动能减小,而静压能增加。
基于以上三个原理,我们可以推导出伯努利方程。
在流体静止的情况下,即流体速度为零时,伯努利方程可以简化为:P + ρgh = 常数这个方程表示了在不同高度处流体的压力之间的关系,即流体的压力随着高度的增加而增加。
总结一下,伯努利方程原理是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本原理推导出来的。
它描述了流体在沿流动方向不受外力作用时的行为,即流体速度的增大导致压力的减小,流体速度的减小导致压力的增大。
伯努利方程的应用非常广泛,例如在飞机的升力产生、水管的流量控制等领域都有重要的应用。
了解伯努利方程原理可以帮助我们更好地理解和应用流体力学知识。
伯努利方程三种形式公式
伯努利方程三种形式公式
伯努利方程三种公式如下:
P1/ρg+h1+ν²1/2g=C(constant value)。
ρg(P1/ρg+h1+ν²1/2g)=C(another constant value)。
i.e.P1+h1ρg+1/2ρv^2=C。
式中p为流体中某点的压强,v为流体该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。
它也可以被表述为p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。
相关内容:
使用伯努利定律必须符合以下假设,方可使用;如没完全符合以下假设,所求的解也是近似值:
1、定常流:在流动系统中,流体在任何一点之性质不随时间改变。
2、不可压缩流:密度为常数,在流体为气体适用于马赫数(Ma)<0.3。
3、无摩擦流:摩擦效应可忽略,忽略黏滞性效应。
4、流体沿着流线流动:流体元素沿着流线而流动,流线间彼此是不相交的。
伯努力原理内容
伯努力原理内容伯努力原理是流体力学中的一个基本定理,它描述了流体在速度和压力之间的关系。
伯努力原理可以用来解释飞机、汽车、船只等运动物体的运动原理,也可以用来设计水泵、风扇等设备。
一、伯努力原理的定义伯努力原理是指在不可压缩流体中,当流体通过管道或孔洞时,速度增加时压力降低,速度减小时压力增加。
这个定律是由瑞士数学家丹尼尔·伯努利于1738年提出的。
二、伯努力方程伯努利方程是描述不可压缩流体运动的方程,它是基于质量守恒和能量守恒定律推导出来的。
该方程可以用来计算流体在管道或孔洞中的速度和压力。
三、质量守恒定律质量守恒定律是指在任何情况下,系统内物质总量都保持不变。
对于一个管道或孔洞中的流体而言,当流量增加时,速度必然增加;当流量减少时,则速度必然减少。
四、能量守恒定律能量守恒定律是指在任何情况下,系统内能量总量都保持不变。
对于一个流体而言,其总能量包括动能和势能两部分。
在流体通过管道或孔洞时,由于速度的改变,其动能会发生变化,而势能则保持不变。
五、伯努力原理的应用伯努力原理在实际应用中有着广泛的应用。
例如,在航空工程中,伯努力原理可以用来解释飞机起飞和飞行的原理;在水泵设计中,可以利用伯努利方程计算出水泵的流量和压力;在汽车设计中,可以利用伯努利方程计算出汽车行驶时所受到的空气阻力等。
六、伯努力原理的局限性尽管伯努力原理在实际应用中具有广泛的应用价值,但它也存在一些局限性。
例如,在非定常流动或有粘度流体中,该定律并不适用;另外,在高速运动物体上,由于湍流等因素的影响,该定律也可能会失效。
七、结语综上所述,伯努利原理是一条描述不可压缩流体运动的基本定律,它在实际应用中具有广泛的应用价值。
但是,我们也要注意到该定律的局限性,以便在实际应用中更加准确地运用它。
概率论十大经典定理?
概率论十大经典定理?1、伯努利大数定律:伯努利大数定律,即在多次重复试验中,频率有越趋稳定的趋势。
在相同的条件下,进行了n次试验,在这n次试验中,事件A发生的次数nA称为事件A发生的频数.比值nA/n称为事件A发生的频率,并记为fn(A).⒈当重复试验的次数n逐渐增大时,频率fn(A)呈现出稳定性,逐渐稳定于某个常数,这个常数就是事件A的概率.这种“频率稳定性”也就是通常所说的统计规律性.⒉频率不等同于概率.由伯努利大数定理,当n趋向于无穷大的时候,频率fn(A)在一定意义下接近于概率P(A).通俗地说,这个定理就是,在试验不变的条件下,重复试验多次,样本数量越多,随机事件的频率越近似于它的概率,偶然中包含着某种必然。
2、中心极限定理:大量相互独立的随机变量,其求和后的平均值以正态分布(即钟形曲线)为极限。
数学定义:设从均值为μ、方差为σ^2(有限)的任意一个总体中抽取样本量为n的样本,当n充分大时,样本均值的抽样分布近似服从均值为μ、方差为(σ^2)/n 的正态分布。
关于正态分布的核心结论是:μ、σ为均值和标准差,那么μ±1σ、μ±2σ、μ±3σ的命中概率分别是68.3%、95.5%、99.73%!中心极限定理最早由法国数学家棣莫弗在1718年左右发现。
他为解决朋友提出的一个赌博问题而去认真研究二项分布(每次试验只有“是/非”两种可能的结果,且两种结果发生与否互相对立)。
他发现:当实验次数增大时,二项分布(成功概率p=0.5)趋近于一个看起来呈钟形的曲线。
后来,著名法国数学家拉普拉斯对此作了更详细的研究,并证明了p不等于0.5时二项分布的极限也是高斯分布。
之后,人们将此称为棣莫弗-拉普拉斯中心极限定理。
是概率论中讨论随机变量序列部分和分布渐近于正态分布的一类定理。
比如,全国人口寿命、成年男女的身高分布、人在一天中情绪高低点对应的时间分布、金融市场中涨跌的时间周期及趋势的寿命等等,无不遵循此定理。
伯努利定律
伯努利定律简介:在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这就是被称为“流体力学之父”的丹尼尔·伯努利1738年发现的“伯努利定律”。
这个压力产生的力量是巨大的,空气能够托起沉重的飞机,就是利用了伯努利定律。
飞机机翼的上表面是流畅的曲面,下表面则是平面。
这样,机翼上表面的气流速度就大于下表面的气流速度,所以机翼下方气流产生的压力就大于上方气流的压力,飞机就被这巨大的压力差“托住”了。
当然了,这个压力到底有多大,一个高深的流体力学公式“伯努利方程”会去计算它。
定律假设1.非粘滞——流体无需抵抗与容器壁之间的粘滞力2.不可压缩——气体因其可压缩性多不依循此定律;不可压缩性可维持密度不变3.稳定——高速流动会导致紊流的出现历史伯努利开辟并命名了流体动力学这一学科,区分了流体静力学与动力学的不同概念。
1738年,他发表了十年寒窗写成的《流体动力学》一书。
他用流体的压强、密度和流速等作为描写流体运动的基本概念,引入了“势函数”“势能”(“位势提高”)来代替单纯用“活力’讨论,从而表述了关于理想流体稳定流动的伯努利方程,这实质上是机械能守恒定律的另一形式。
他还用分子与器壁的碰撞来解释气体压强,并指出,只要温度不变,气体的压强总与密度成正,与体积成反比,用此解释了玻意耳定律。
伯努利方程设在右图的细管中有理想流体在做定常流动,且流动方向从左向右,我们在管的a1处和a2处用横截面截出一段流体,即a1处和a2处之间的流体,作为研究对象.设a1处的横截面积为S1,流速为V1,高度为h1;a2处的横截面积为S2,流速为V2,高度为h2.思考下列问题:①a1处左边的流体对研究对象的压力F1的大小及方向如何②a2处右边的液体对研究对象的压力F2的大小及方向如何③设经过一段时间Δt后(Δt很小),这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离分别为ΔL1和ΔL2,则左端流入的流体体积和右端流出的液体体积各为多大它们之间有什么关系为什么④求左右两端的力对所选研究对象做的功⑤研究对象机械能是否发生变化为什么⑥液体在流动过程中,外力要对它做功,结合功能关系,外力所做的功与流体的机械能变化间有什么关系推导过程:如图所示,经过很短的时间Δt,这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离为ΔL1和ΔL2,左端流入的流体体积为ΔV1=S1ΔL1,右端流出的体积为ΔV2=S2ΔL2.因为理想流体是不可压缩的,所以有ΔV1=ΔV2=ΔV作用于左端的力F1=p1S2对流体做的功为W1=F1ΔL1 =p1·S1ΔL1=p1ΔV作用于右端的力F2=p2S2,它对流体做负功(因为右边对这段流体的作用力向左,而这段流体的位移向右),所做的功为W2=-F2ΔL2=-p2S2ΔL2=-p2ΔV两侧外力对所选研究液体所做的总功为W=W1+W2=(p1-p2)ΔV又因为我们研究的是理想流体的定常流动,流体的密度ρ和各点的流速V没有改变,所以研究对象(初态是a1到a2之间的流体,末态是b1到b2之间的流体)的动能和重力势能都没有改变.这样,机械能的改变就等于流出的那部分流体的机械能减去流入的那部分流体的机械能,即E2-E1=ρ()ΔV+ρg(h2-h1)ΔV又理想流体没有粘滞性,流体在流动中机械能不会转化为内能∴W=E2-E1(p1-p2)ΔV=ρ(-))ΔV+ρg(h2-h1)ΔV整理后得:整理后得:又a1和a2是在流体中任取的,所以上式可表述为上述两式就是伯努利方程.当流体水平流动时,或者高度的影响不显著时,伯努利方程可表达为该式的含义是:在流体的流动中,压强跟流速有关,流速V大的地方压强p小,流速V小的地方压强p大。
伯努利原理公式的应用
伯努利原理公式的应用1. 什么是伯努利原理伯努利原理是流体力学中的一条基本定律,描述了在流体运动中压力、速度和高度之间的关系。
根据伯努利原理,当流体在封闭的管道中流动时,其压力与速度和高度成反比。
伯努利原理的公式表达为:P + ½ρv² + ρgh = 常数其中,P为压力,ρ为流体密度,v为速度,g为重力加速度,h为高度。
2. 伯努利原理的应用场景伯努利原理的应用非常广泛,下面列举一些常见的应用场景:•飞机的升力:飞机在空中飞行时,翼表面上方的气压减小,而翼表面下方的气压增大,造成了一个上升的力,即升力。
这是因为飞机翼的形状使得上方的气流速度大于下方,根据伯努利原理,速度大的地方气压小,速度小的地方气压大,所以形成了升力。
•喷气式发动机的工作原理:喷气式发动机通过喷出高速气流产生推力,使得飞机能够飞行。
通过喷气式发动机内部的压缩机将空气压缩,然后喷出高速气流,根据伯努利原理,喷出的高速气流速度大,压力小,形成了一个朝后的推力,推动飞机前进。
•蒸发器的工作原理:蒸发器是空调和制冷系统中的一个重要部件,通过将液体变为气体,从而吸收热量。
在蒸发器中,液体制冷剂经过节流阀减小压力后进入蒸发器,由于压力减小,液体制冷剂的速度增大,根据伯努利原理,速度增大导致压力减小,使得液体制冷剂在蒸发器内部蒸发,吸收空气中的热量,从而产生制冷效果。
•喷泉的工作原理:喷泉中的水从底部的水池被抽起,经过喷嘴喷出。
喷泉的喷射效果是通过伯努利原理实现的。
水从底部被抽起后,随着向上喷射的速度增大,压力减小,形成喷泉效果。
•风力发电机的工作原理:风力发电机通过风力旋转风轮,从而转动发电机发电。
风力发动机的工作原理基于伯努利原理,当风通过风轮时,风轮上方的风速快于下方的风速,根据伯努利原理,风轮上方的气压小于下方的气压,形成了一个向上的力,推动风轮转动,进而发电。
3. 总结伯努利原理是流体力学中的重要定律,其应用十分广泛。
简单解释伯努利定律-概述说明以及解释
简单解释伯努利定律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述伯努利定律是一个流体力学中的基本原理,它描述了在稳态条件下,流体在不同速度下经过不同截面积的管道或管道内部形状改变时,其压力和速度之间存在的定量关系。
这一原理由瑞士数学家伯努利于18世纪提出,并被广泛应用于各个领域,如液体和气体的流体力学、航空航天工程、水力学、管道系统设计等。
简单来说,伯努利定律表明了当流体通过截面积变化的管道或管道时,流体的压力、速度和高度之间存在着一种平衡关系。
按照伯努利定律,当流体在管道的较窄区域中流速增大时,流体的压力就会减小。
相反地,当流体在管道的较宽区域中流速减小时,流体的压力就会增加。
伯努利定律的应用非常广泛。
在工程学中,伯努利定律可以用于计算流体在管道中的流速和压力分布,从而帮助设计和优化管道系统。
在航空航天工程中,伯努利定律可以解释飞机机翼下表面的气压降低,进而产生升力,使飞机得以飞行。
在水力学中,伯努利定律可以解释水流在缓降地带加速的现象,以及流速变化对河流床形态和水力工程的影响。
总的来说,伯努利定律不仅是流体力学中的重要原理,而且在我们的日常生活和各个工程领域中都有着广泛的应用。
深入理解伯努利定律将有助于我们更好地理解和应用流体力学,从而提高我们对流体行为的认识和掌握。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几点:1.2 文章结构本篇文章将按照以下结构进行阐述伯努利定律的定义和原理,并探讨其应用和意义。
2.正文部分2.1 伯努利定律的定义本部分将介绍伯努利定律的基本定义。
伯努利定律是气体或液体在流动过程中的一种基本物理定律,它表明了流体在流动过程中压力、速度和高度之间的关系。
2.2 伯努利定律的原理本部分将详细阐述伯努利定律的原理。
伯努利定律是基于质量守恒原理和动量守恒原理推导而来的,它可以通过数学公式进行表达。
文章将深入解释伯努利定律的原理,并通过实例进行说明,帮助读者更好地理解。
3.结论部分3.1 伯努利定律的应用本部分将详细探讨伯努利定律的应用领域。
伯努曼原理-概念解析以及定义
伯努曼原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述伯努曼原理是流体力学中的一个基本理论,它描述了在没有粘性流体中流动时的基本行为。
该原理由瑞士数学家丹尼尔·伯努利在18世纪提出,并在流体力学领域中得到广泛应用和研究。
伯努曼原理的核心观点是,当流体在不同位置的速度、压力和高度存在差异时,它们之间会相互影响。
这种相互影响可以通过不可压缩流体的动能和势能之间的转换来解释。
简单来说,伯努曼原理告诉我们,在一个封闭的流体系统中,当速度增加时,压力会下降,而当速度减小时,压力会增加。
这是因为速度的增加意味着流体分子具有更高的动能,从而压力减小。
相反,当速度减小时,流体分子的动能减小,压力增加。
伯努曼原理的重要性在于它在解释和预测流体行为方面具有广泛应用。
例如,在飞机、汽车和船舶的气动设计中,伯努曼原理被用来解释气流和水流对物体的作用力,从而优化设计,提高效率。
在涡轮机械和水力发电等领域,伯努曼原理也被用来研究流体在旋转叶片上的行为,以及通过流体压力差产生的动能转化。
实验验证是确认伯努曼原理正确性的重要手段之一。
通过构建相应的实验装置,可以观察和测量流体在不同速度、压力和高度条件下的行为,并与伯努曼原理的预测进行比较。
这些实验验证为进一步发展和应用伯努曼原理提供了实证支持,并且促进了对流体力学的深入理解。
在本篇文章中,我们将深入探讨伯努曼原理的定义、应用和实验验证,以及总结其重要性和未来的展望。
通过对伯努曼原理的研究和理解,我们可以更好地理解和应用流体力学知识,为工程和科学领域的发展做出贡献。
1.2文章结构1.3 目的本文的目的是介绍和探讨伯努曼原理的定义、应用以及实验验证,以便读者能够全面了解该原理的背景和重要性。
通过深入研究伯努曼原理,我们可以更好地理解流体力学领域的基本概念和原理,并将其应用于实际工程和科学领域中。
具体而言,本文的目的包括以下几个方面:1. 介绍伯努曼原理的基本定义:在这部分,我们将解释伯努曼原理的基本原理和假设,以及它如何描述流体的行为和性质。
伯努利定律的原理及其应用
伯努利定律是流体力学中的一个重要原理,由瑞士物理学家丹尼尔・伯努利于1726年提出。
其核心内容是在流体系统中,如气流、水流等,流速越快的地方,流体产生的压力就越小;反之,流速越慢的地方,压力就越大。
这一原理可以用一个简单的实验来理解:拿着两张纸,往两张纸中间吹气,会发现纸不但不会向外飘去,反而会被一种力挤压在了一起。
这是因为两张纸中间的空气被吹得流动速度快,压力就小,而两张纸外面的空气没有流动,压力就大,所以外面力量大的空气就把两张纸“压”在了一起。
从数学表达式来看,伯努利方程为P+1/2ρv²+ρgh=常数,其中P 表示流体的压力,ρ是流体的密度,v表示流体速度,g是重力加速度,h代表流体相对于参考点的高度。
此方程表明,对于流动的流体元素,其机械能(包括压力能、动能和位能)在没有外力作用的情况下是守恒的。
伯努利定律仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
虽然在实际情况中,流体往往不是完全理想的,但伯努利定律在很多实际工程问题中仍提供了重要的参考价值。
例如,在处理高速流动或低粘度流体时,伯努利定律可以较好地近似实际情况。
飞机机翼升力如何应用伯努利定律飞机机翼的设计利用了伯努利定律来产生升力。
飞机机翼的横截面形状上下不对称,机翼上方的流线密,流速大,下方的流线疏,流速小。
根据伯努利方程可知,机翼上方的压强小,下方的压强大,这样就产生了作用在机翼上的升力。
具体来说,当气流经过机翼上下表面时,由于机翼上表面是圆弧形,路程比下表面长,气流在上表面的流速要比在下表面流速快。
例如湖北荆门“晨龙天使/Angel”多用途通勤飞机在漳河机场首飞成功,其飞行过程中,机翼周围空气的流动就遵循了伯努利定律。
飞机升力的大小还跟飞机的机翼面积、空气密度、飞行速度以及飞行迎角等因素有关。
机翼面积越大,升力越大,因为压强与面积的乘积才是压力的大小。
空气密度越大,升力也越大。
飞行速度越大,由伯努利原理给出的压强差就越大,升力也就越大。
伯努利方程实验
伯努利方程实验伯努利原理(又称伯努利定律或柏努利定律)是流体力学中的一个定律,由瑞士流体物理学家丹尼尔·伯努利于1738年出版他的理论《Hydrodynamica》,描述流体沿着一条稳定、非黏性、不可压缩的流线移动行为。
伯努利原理往往被表述为p+1/2ρv2+ρgh=C,这个式子被称为伯努利方程。
式中p为流体中某点的压强,v为流体该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。
它也可以被表述为p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。
需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
假设条件使用伯努利定律必须符合以下假设,方可使用;如没完全符合以下假设,所求的解也是近似值。
定常流:在流动系统中,流体在任何一点之性质不随时间改变。
不可压缩流:密度为常数,在流体为气体适用于马赫数(Ma)<0.3。
无摩擦流:摩擦效应可忽略,忽略黏滞性效应。
流体沿着流线流动:流体元素沿着流线而流动,流线间彼此是不相交的。
向AB管吹进空气。
如果管的切面小(像a处),空气的速度就大;而在切面大的地方(像b处),空气的速度就小。
在速度大的地方压力小,速度小的地方压力大。
因为a处的空气压力小,所以C管里的液体就上升;同时b处的比较大的空气压力使D管里的液体下降。
在图215中,T管是固定在铁制的圆盘DD上的;空气从T管里出来以后,还要擦过另外一个跟T管不相连的圆盘dd。
两个圆盘之间的空气的流速很大,但是这个速度越接近盘边降低得越快,因为气流从两盘之间流出来,切面在迅速加大,再加上惯性在逐渐被克服,但是圆盘四周的空气压力是很大的,因为这里的气流速度小;而圆盘之间的空气压力却很小,因为这里的气流速度大。
因此圆盘四周的空气使圆盘互相接近的作用比两圆盘之间的气流要想推开圆盘的作用大;结果是,从T管里吹出的气流越强,圆盘dd被吸向圆盘DD的力也越大。
伯努利Bernoulli大数定律
0 有
lim
n
P
n
n
p
0
或
lim
n
P
n
n
p
1
证: 引入 r.v. 序列{Xk}
1, 第k次试验A发生
Xk
0,
第k次试验A 发生
设P( X k 1) p, 则E( X k ) p, D( X k ) pq
解: 设 X 表示 6000 粒种子中的良种数 ,
X ~ B (6000,1/6 )
E( X ) 1000, D( X ) 5000 6
P X 1 0.01
6000 6
5000
P(| X
1000 | 60) 1
6 602
83 0.7685 108
实际精确计算
则对于任意实数 > 0,
P(|
X
E(X
)
|
)
D( X
2
)
当 2 D(X)
无实际意义,
或
P(|
X
E(X
)
|
)
1
D( X
2
)
该不等式可以粗略估计随机变量取 值落在期望左右某个范围内的概率
例: 设有一大批种子,其中良种占1/6. 试 估计在任选的 6000 粒种子中, 良种所占比 例与1/6 比较上下小于1%的概率.
解: 设 X 表示 n 次独立重复试验中事件 A 发生的次数 , 则
X ~ B(n,0.75)
E(X ) 0.75 n, D(X ) 0.1875 n
伯努利定理是质量守恒定律在流体流动中的应用
伯努利定理是质量守恒定律在流体流动中的应用伯努利定理是流体力学中的重要定理之一,它描述了流体在不同位置和速度下的压力和动能之间的关系。
伯努利定理被广泛应用于流体力学、气象学、航空航天学等领域,在实际应用中具有重要的意义。
一、伯努利定理的基本概念伯努利定理是基于质量守恒定律和能量守恒定律推导出来的。
质量守恒定律是指在任何封闭系统中,质量是不会发生减少或增加的,而能量守恒定律是指在任何封闭系统中,能量是不会发生减少或增加的。
在流体力学中,这两个定律被称为连续方程和伯努利方程。
伯努利定理的基本概念是:在稳定的流体中,当流速增加时,压力会降低;当流速减小时,压力会增加。
这个定理的实质是:当流体通过一定截面时,其速度越大,单位时间内通过该截面的质量就越大,因此单位面积上承受的压力就越小;反之,当流体速度减小时,单位面积上承受的压力就越大。
二、伯努利定理的应用伯努利定理的应用非常广泛,下面我们就来看看它在实际应用中的一些例子。
1、飞机的升力飞机在飞行时,翼面上方的气流速度比下方的气流速度快,因此上方的气流压力会降低,而下方的气流压力会增加。
这就产生了一个向上的升力,使得飞机能够离开地面飞行。
这个现象正是伯努利定理的应用,因为在飞行时,翼面上方的气流速度比下方的气流速度快,所以上方的气流压力会降低,而下方的气流压力会增加。
2、水泵和水管在水泵和水管中,伯努利定理也有着重要的应用。
当水流通过水泵时,水流的速度会增加,因此水的压力会降低。
而当水流通过水管时,水的速度会减小,因此水的压力会增加。
这个现象正是伯努利定理的应用,因为当水流通过水泵时,水流的速度会增加,所以水的压力会降低;而当水流通过水管时,水的速度会减小,所以水的压力会增加。
3、汽车的行驶汽车在行驶时,车辆前面的气流速度要比车辆后面的气流速度快,因此车辆前面的气流压力会降低,而车辆后面的气流压力会增加。
这就产生了一个向后的阻力,使得汽车需要消耗更多的能量才能行驶。
气体的伯努利定理是定律在空气流动过程中的应用
气体的伯努利定理是定律在空气流动过程中的应用气体的伯努利定理是伯努利原理在空气流动过程中的应用。
伯努利定理是流体力学中的基本定理之一,描述了流体在稳定流动过程中能量守恒的现象。
伯努利定理适用于理想流体(没有黏性和内聚力)在不可压缩、定常流动的情况下。
伯努利定理的数学表示为:P + 1/2ρv^2 + ρgh = 常数其中,P表示流体的压力,ρ表示流体的密度,v表示流体的速度,g表示重力加速度,h表示流体元素所处位置的高度。
伯努利定理的物理解释是:在稳态流动过程中,单位质点所受的压强、动能和位能之和始终保持不变。
将伯努利定理应用于气体流动过程中,可以得到气体的伯努利定理。
在气体流动过程中,压强、速度和高度都可以发生变化,因此气体的伯努利定理可以表示为:P + 1/2ρv^2 + ρgh = 常数其中,P表示气体的压力,ρ表示气体的密度,v表示气体的速度,g表示重力加速度,h表示气体元素所处位置的高度。
1.风力发电机:风力发电机是利用风能转化为电能的装置。
根据伯努利定理,当风通过风车叶片时,风的速度会增加,而压力会降低。
这意味着在风力发电机中,气体的动能会被转换为机械能,从而驱动发电机产生电能。
2.飞行器设计:在飞行器设计中,伯努利定理被广泛应用于翼型的气流分析。
翼型的上表面和下表面之间的速度差会产生气压差,从而产生升力。
根据伯努利定理,当气流通过翼型时,气流速度增加,压力降低,从而产生升力。
3.汽车空气动力学:汽车空气动力学是研究汽车运动过程中空气流动的学科。
根据伯努利定理,汽车行驶时,空气流过汽车的上表面和下表面时,速度会改变,从而产生气压差。
例如,快速行驶的汽车后部会形成低气压区域,这部分低气压会吸引汽车向后,产生风阻。
因此,汽车设计中考虑了空气动力学以减小风阻。
总而言之,气体的伯努利定理是伯努利原理在空气流动过程中的应用。
通过研究气体的压力、速度和高度之间的关系,可以更好地理解和应用气体流动的现象。
伯努利原理说明
伯努利原理是流体力学中的一个基本原理,它描述了在流体流动过程中,流体的速度和压力之间存在着一种反比关系。
伯努利原理可以用来解释飞机飞行、水管流动、气流等现象。
伯努利原理的表达式为:\[ P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{constant} \]
其中,P是流体的静压力,ρ是流体的密度,v是流体的速度,g是重力加速度,h是流体的高度。
这个方程表示了在沿着流线的流体流动过程中,静压力、动压力和位势能之和保持不变。
伯努利原理的基本思想是:在流体流动过程中,当流速增加时,压力会下降;当流速减小时,压力会增加。
这一原理解释了为什么飞机在加速飞行时,机翼上的气压会下降,从而产生升力;也解释了为什么水管中流速较大的地方压力较小。
总之,伯努利原理是流体力学中非常重要的原理,它对于理解和分析流体流动过程中的压力、速度、高度等参数之间的关系具有重要的意义。
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设在右图的细管中有理想流体在做定常流动,且流动方向从左向右,我们在管的a1处和a2处用横截面截出一段流体,即a1处和a2处之间的流体,作为研究对象.设a1处的横截面积为S1,流速为V1,高度为h1;a2处的横截面积为S2,流速为V2,高度为h2. 如图所示,经过很短的时间Δt,这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离为ΔL1和ΔL2,左端流入的流体体积为ΔV1=S1ΔL1,右端流出的体积为ΔV2=S2ΔL2. 因为理想流体是不可压缩的,所以有 ΔV1=ΔV2=ΔV 作用于左端的力F1=p1S2对流体做的功为 W1=F1ΔL1=p1·S1ΔL1=p1ΔV 作用于右端的力F2=p2S2,它对流体做负功(因为右边对这段流体的作用力向左,而这段流体的位移向右),所做的功为 W2=-F2ΔL2=-p2S2ΔL2=-p2ΔV 两侧外力对所选研究液体所做的总功为 W=W1+W2=(p1-p2)ΔV 又因为我们研究的是理想流体的定常流动,流体的密度ρ和各点的流速V没有改变,所以研究对象(初态是a1到a2之间的流体,末态是b1到b2之间的流体)的动能和重力势能都没有改变.这样,机械能的改变就等于流出的那部分流体的机械能减去流入的那部分流体的机械能,即 E2-E1=ρ()ΔV+ρg(h2-h1)ΔV 又理想流体没有粘滞性,流体在流动中机械能不会转化为内能 ∴W=E2-E1 (p1-p2)ΔV=ρ(-))ΔV+ρg(h2-h1)ΔV 整理后得:整理后得:又a1和a2是在流体中任取的,所以上式可表述为上述两式就是伯努利方程.当流体水平流动时,或者高度的影响不显著时,伯努利方程可表达为该式的含义是:在流体的流动中,压强跟流速有关,流速V大的地方压强p小,流速V小的地方压强p大.
在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这就是被称为“流体力学之父”的丹尼尔·伯努利1738年发现的“伯努利定律”。这个压力产生的力量是巨大的,空气能够托起沉重的飞机,就是利用了伯努利定律。飞机机翼的上表面是流畅的曲面,下表面则是平面。这样,机翼上表面的气流速度就大于下表面的气流速度,所以机翼下方气流产生的压力就大于上方气流的压力,飞机就被这巨大的压力差“托住”了
编辑本段方程式
v=流动速度 g=地心加速度(地球) 伯努利定律
h=流体处于的高度(从某参考点计) p=流体所受的压强 ρ=流体的密度
编辑本段定律假设
1.非粘滞——流体无需抵抗与容器壁之间的粘滞力 2.不可压缩——气体因其可压缩性多不依循此定律;不可压缩性可维持密度不变 3.稳定——高速流动会导致紊流的出现
编辑本段伯努利方程
设在右图的细管中有理想流体在做定常流动,且流动方向从左向右,我们在管的a1处和a2处用横截面截出一段流体,即a1处和a2处之间的流体,作为研究对象.设a1处的横截面积为S1,流速为V1,高度为h1;a2处的横截面积为S2,流速为V2,高度为h2. 思考下列问题: ①a1处左边的流体对研究对象的压力F1的大小及方向如何 ②a2处右边的液体对研究对象的压力F2的大小及方向如何 ③设经过一段时间Δt后(Δt很小),这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离分别为ΔL1和ΔL2,则左端流入的流体体积和右端流出的液体体积各为多大 它们之间有什么关系 为什么 ④求左右两端的力对所选研究对象做的功 ⑤研究对象机械能是否发生变化 为什么 ⑥液体在流动过程中,外力要对它做功,结合功能关系,外力所做的功与流体的机械能变化间有什么关系 推导过程: 如图所示,经过很短的时间Δt,这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离为ΔL1和ΔL2,左端流入的流体体积为ΔV1=S1ΔL1,右端流出的体积为ΔV2=S2ΔL2. 因为理想流体是不可压缩的,所以有 ΔV1=ΔV2=ΔV 作用于左端的力F1=p1S2对流体做的功为 W1=F1ΔL1 =p1·S1ΔL1=p1ΔV 作用于右端的力F2=p2S2,它对流体做负功(因为右边对这段流体的作用力向左,而这段流体的位移向右),所做的功为 W2=-F2ΔL2=-p2S2ΔL2=-p2ΔV 两侧外力对所选研究液体所做的总功为 W=W1+W2=(p1-p2)ΔV 又因为我们研究的是理想流体的定常流动,流体的密度ρ和各点的流速V没有改变,所以研究对象(初态是a1到a2之间的流体,末态是b1到b2之间的流体)的动能和重力势能都没有改变.这样,机械能的改变就等于流出的那部分流体的机械能减去流入的那部分流体的机械能,即 E2-E1=ρ()ΔV+ρg(h2-h1)ΔV 又理想流体没有粘滞性,流体在流动中机械能不会转化为内能 ∴W=E2-E1 (p1-p2)ΔV=ρ(-))ΔV+ρg(h2-h1)ΔV 整理后得:整理后得: 又a1和a2是在流体中任取的,所以上式可表述为 上述两式就是伯努利方程。 当流体水平流动时,或者高度的影响不显著时,伯努利方程可表达为 该式的含义是:在流体的流动
编辑本段历史
伯努利开辟并命名了流体动力学这一学科,区分了流体静力学与动力学的不同概念。1738年,他发表了十年寒窗写成的《流体动力学》一书。他用流体的压强、密度和流速等作为描写流体运动的基本概念,引入了“势函数”“势能”(“位势提高”)来代替单纯用“活力’讨论,从而表述了关于理想流体稳定流动的伯努利方程,这实质上是机械能守恒定律的另一形式。他还用分子与器壁的碰撞来解释气体压强,并指出,只要温度不变,气体的压强总与密度成正,与体积成反比,用此解释了玻意耳定律。
在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这就是被称为“流体力学之父”的丹尼尔·伯努利1738年发现的“伯努利定律”。 这个压力产生的力量是巨大的,空气能够托起沉重的飞机,就是利用了伯努利定律。飞机机翼气流速度,所以机翼下方气流产生的压力就大于上方气流的压力,飞机就被这巨大的压力差“托住”了。当然了,这个压力到底有多大,一个高深的流体力学公式“伯努利方程”会去计算它。