נוזל דינמיקה לעומת מכניקת נוזלים
דינמיקה של נוזלים ומכניקת נוזלים הם שני תחומי לימוד חשובים מאוד בפיזיקה. לתחומים אלו חשיבות רבה בכל הנוגע לנושאים כגון הנדסת אווירונאוטיקה, הנדסה ימית, הנדסה אזרחית וצבאית ועוד תחומים שונים. ניתן להתייחס למכניקת נוזלים ודינמיקת נוזלים כתחום חדש לגמרי של מכניקה קלאסית, שבו ההסתברות והתרמודינמיקה ממלאות תפקידים חשובים מאוד. על מנת להבין היטב את ההיבטים של מכניקת נוזלים ודינמיקת נוזלים, צריך להיות בעל ידע טוב בשימור אנרגיה, שדות וקטורים ואפילו תרמודינמיקה סטטיסטית.במאמר זה, נדון במה הן מכניקת נוזלים ודינמיקת נוזלים, בעקרונות היסוד, קווי הדמיון, היישומים, ולבסוף ההבדלים ביניהן.
מכניקת נוזלים
נוזל מוגדר כגז או כנוזל. מכניקת נוזלים היא חקר ההתנהגות של נוזלים וגזים. מכניקת נוזלים מוגדרת יותר נכונה היא חקר הנוזלים והכוחות עליהם. למכניקת נוזלים שלושה תחומים עיקריים. הם כלומר סטטיקת נוזלים החוקרת את הנוזלים במנוחה, קינמטיקה של נוזלים החוקרת את תנועות הנוזלים ודינמיקת נוזלים החוקרת את השפעות הכוחות על תנועת נוזלים. אבל כידוע לנוזלים ולגזים אין מצב יציב. תמיד יש תנועה אקראית עקב תסיסה תרמית של גזים ונוזלים. עם זאת, התסיסה התרמית של גזים גבוהה מזו של נוזלים. אחד מהאבות המייסדים של מכניקת הנוזלים היה ארכימדס. עקרון הציפה המפורסם שלו היה אחד העקרונות הראשונים במכניקת הזרימה.מאוחר יותר, מדענים בולטים כמו ליאונרדו דה וינצ'י, אוונג'ליסטה טוריצ'לי, אייזק ניוטון, בלייז פסקל, דניאל ברנולי ומתמטיקאים בולטים כמו אוילר, ד'אלמברט, לגראנז', פויסון ולפלאס תרמו תרומה משמעותית לחקר מכניקת הזרימה. תחום הצמיגות פותח מאוחר יותר על ידי פואיזוי, האגן, נאבייר וסטוקס.
נוזל דינמיקה
דינמיקת נוזלים היא תת תחום של מכניקת נוזלים. דינמיקת נוזלים חוקרת את השפעת הכוחות על תנועת נוזלים. המשוואות הבולטות ביותר בדינמיקת נוזלים הן המשוואה של ברנולי, שהוצעה על ידי דניאל ברנולי. הוא מוגדר לנוזל בלתי דחוס ובלתי צמיג בזרימה יציבה ולא סוערת. עבור נוזל כזה, סיכום הלחץ ההידרוסטטי, האנרגיה הקינטית ליחידת נפח והאנרגיה הפוטנציאלית ליחידת נפח הוא קבוע. זה יכול להיות מיושם על כל קו זרימה שרירותי בנוזל. עם זאת, נוזלים במציאות אינם מצייתים למשוואה זו מכיוון שהם ניתנים לדחיסה וצמיגים.משוואות חשובות נוספות של דינמיקת נוזלים הן משוואות Navier-Stokes ומשפט התחבורה של ריינולדס. אלו הם בעצם שימור המוני, שימור אנרגיה ושימור מומנטום בצורות שונות. היבט חשוב של דינמיקת נוזלים הוא אווירודינמיקה. מטוסים משתמשים במשפט ברנולי כדי ליצור הפרש לחצים בין הצד ההפוך והשני של הכנפיים. זה מאפשר את הטיסה. הידרודינמיקה גם משחקת תפקיד חשוב בחיי היום יום.
מה ההבדל בין מכניקת נוזלים לדינמיקת נוזלים?
• מכניקת נוזלים חוקרת נוזלים במצב סטטי או דינמי.
• דינמיקת נוזלים היא תת מדור של מכניקת נוזלים. זה רק חוקר את ההשפעות של כוחות על נוזלים נעים.
