זרימת מים בצינור

[pinguin5]

זרימת מים בצינור

שאלה בזרימת מים בצינור:
מטרת השאלה היא להבין טוב יותר את נושא זרימת חשמל במעגל.

1.נניח שיש לנו צינור מים אחד, חלקו כולל מקומות יותר צרים למעבר מים וחלקו יותר רחבים. חלקו מקומות עם יותר חיכוך שמתנגד למים, וחלקו חלק לגמרי.
מזרימים מים בצינור . האם עוצמת הזרם לאורך כל הצינור תהיה אחידה?

2.אותה שאלה, רק שנניח שהמים קיימים כבר בתוך הצינור, ורק מזרימים אותם עם משאבה.

3.אותה שאלה, רק שנניח שהמים קיימים בתוך הצינור, והצינור סגור במעגל, ובמקום כלשהו באמצע המעגל פועלת משאבה שמזרימה את המים בצינור (והצינור המעגלי עדיין כולל מקומות צרים יותר, רחבים יותר, עם יותר חיכוך ועם פחות חיכוך)
האם עוצמת הזרם תהיה אחידה בכל המעגל?

 

[Practical Realist]

תשובה

התשובה לכל השאלות היא כן - בתנאי שב"עוצמה" הכוונה לספיקת המים (נפח ליחידת זמן). הספיקה גם שווה למהירות הזרימה כפול שטח החתך דרכו היא עוברת.
זה נובע מחוק הרציפות - המים לא נצברים ולא הולכים לאיבוד בצנרת (אם אין חורים וסדקים, כמובן).
המהירות של הזרימה משתנה בחתכים השונים - בשטחי חתך צרים יותר היא תגדל, ובשטחי חתך רחבים יותר היא תקטן - כדי לקיים את הרציפות.
כל הצורות השונות של הצנרת שתיארת מקבילות לנגדים חשמליים שונים באותו מעגל, המחוברים בטור. הזרם במעגל נקבע ע"י מתח המקור וההתנגדות השקולה של כולם יחד.
המשאבה בחישובי זרימה, שקולה למקור מתח בחשמל - היא מוסיפה אנרגיה למערכת.