Reja: Suyuqlik va gazlarda bosim

Suyuqlik va gazlar mexanikasi.
Reja:
1. Suyuqlik va gazlarda bosim.
2. Uzluksiz va Bernulli tenglamalari.
3. Jismlarning suyuqliklarda va gazlarda harakati.
Suyuqlik va gazlar. Gazlarning molekulalari orasidagi o’zaro ta’sir kuchlari juda kichik, ya’ni ular bir birilari bilan qariyib bog’lanmagan. Shuning uchun ham ular doimo betartib harakat qilib, ajratilgan hajmi to’la egallaydi. Gazning hajmi egallagan idishning hajmi bilan mos keladi.
Gazlardan farqli ravishda suyuqliklarning molekulalarining molekulalari bir biri ancha mustahkam bog’langan va uklar orasidagi masofa qariyib o’zgarmaydi. Shuning uchun ham suyuqlik siqilmaydi. Suyuqlik molekulari juda yaxshi o’rin almashish xususiyatiga ega. Suyuqlik o’zi solingan idish shaklini egallaydi va oquvchanlik xususiyatiga ega.
Suyuqliklar va gazlarda bosim. Suyuqliklarning zichligi bosimga deyarli bog’liq emas. Gazlarning zichligi esa bosimga bog’liq. Ko’pincha suyuqliklar va gazlarning siqilishini e’tiborga olmasdan siqilmas suyuqlik modulidan foydalanish mumkin.
Tinch turgan suyuqlikka yupqa plastinkalarni kiritaylik plastinkaning turli tomonlaridan bo’lgan suyuqliklar uning har bir deltaS ga yuza elementiga, kattaliklari teng deltaF kuchlar bilan ta’sir qiladi.
Birlik yuzaga suyuqlik tomonidan ta’sir etuvchi normal kuch bilan aniqlanuvchi fizik kattalikka suyuqlikning bosimi deyiladi:
p=deltaF/deltaS
Bosimning SI dagi birligi - paskal(Pa)
Si da bosim borligi sifatida 1 m yuzaga normal yo’nalgan 1 H kuchning hosil qiladigan bosimi qabul qilingan.
Berk idishdagi bosimni o’lchash uchun ishlatiladigan asboblarga manometr, atmosfera bosimini o’lchash uchun ishlatiladigan asboblarga esa Barometr deyiladi.

• 
  Paskal qonuni. Muvozanat vaziyatdagi suyuqliklarning bosimi Paskal qonuniga bo’ysunadi: Harakatsiz suyuqlikning istalgan joyidagi bosim hamma yo’nalishlarda bir xil va harakatsiz suyuqlik egallagan hajm bo’yicha bir xilda uzatiladi.
  
• 
  Gidrostatik bosim. Arximed qonuni. Suyuqlikning vazni harakatsiz, siqilmaydigan suyuqlik ichidagi bosimning taqsimlanishiga qanday ta’sir qilishini ko’raylik suyuqlikning muvozanat hamda gorizontal sath bo’yicha bosimi bo’yicha bir xil bo’ladi. Aks holda muvozanat bo’lmas edi. Shuning uchun ham harakatsiz suyuqlikning erkin sathi doimo gorizontal holatda bo’ladi.
  

Agar suyuqlik siqilmaydigan bo’lsa uning zichligi bosimga bog’liq bo’lmaydi. Zichligi p bo’lgan suyuqlik ko’ndalang kesim yuzasi s, balandligi h ustunining vazni
P=mg=pVg=pgSh.
Bu yerda; m-suyuqlik ustuning massasi; g-erkin tushish tezlanish; v-suyuqlik ustuning vazni.
Pastki asosdagi bosim
p=P/S=pgSh/S=pgh
Demak, suyuqlik asosidagi bosim sathining balandligiga bog’liq ekan. Ya’ni nmhm suyuqlikning pastki qatlamidagi bosim yuqori qatlamdagidan ko’ra kattaroq bo’ladi va shuning uchun ham suyuqlikka botirilgan jismga itarib chiqaruvchi kuch ta’sir etadi. Bu kuchga Arximed kuchi deyiladi.
Fa=Ps*Vjism*g
2.Bernulli qonuni.
Biz bayon qilgan bu fikrlarning hammasi suyuqliklarga ham, gazlarga ham birday tegishli. Oquvchan suyuqlikda statik bosim va dinamik bosim bolishini farq qilish kerak. Qozgalmas suyuqlikning truba devorlariga berayotgan bosimi statik bosim boladi, dinamik bosim esa suyuqlikning oqish tezligiga bogliq boladi. Statik va dinamik bosimlar yigindisi tola bosim deyiladi. Suyuqlikning statik bosimi uning tezligi nolga teng bolgandagi tola bosimga teng bolishi tabiiy; bu bosimni manometr bilan olchanadi.
Suyuqlik trubaning tor qismidan keng qismiga otganida goyo tusiqqa duch kelgandek oz harakatini tormozlaydi, shuning uchun uning siqilish darajasi ortadi. Aksincha, suyuqlik keng qismdan tor qismga otganida tezlik ortadi va siqilish kamayadi. Trubadan oqayotgan suyuqlikning tezligi qaerda katta bolsa, osha erda uning bosimi kichik boladi. Suyuqlikning tezligi bilan bosimi orasidagi bu boglanish Bernulli qonuni deb ataladi.
Trubaning kesimi uning biror joyida toraysa, u joyda suyuqlikning oqish tezligi ortadi, binobarin, bosim kamayadi. Oqimning suruvchi (tortuvchi) kuchi paydo boladi, bu hodisadan pulvirizator, karbyurator, diffuziya nasosi va boshqa qurilmalarda foydalaniladi. Endi samolyot qanotining kotarish kuchi qanday hosil bolishini koraylik. Oqim tomondan qanotga natijalovchi kuchning yonalishi qanotning shakliga va uning oqimda qanday orientirlanishiga bogliq boladi. Samolyot qanoti profilining –rasmda keltirilgan shakli eng suyri shakldir.
Kotarish kuchi hosil bolishi uchun samolyot uchaiotganda uning kanoti qanot tekisligi bilan oqim yonalishi orasida biror burchak (uchishda 1–1,50 dan qonishda 150 gacha) hosil bolishi kerak. Bosim kuchi va ishqalanish kuchining R teng tasir etuvchisi qanotga burchak ostida yonalgan. Bu teng tasir etuvchining Q va F tashkil etuvchilari mos ravishda ropara qarshilik va kotarish kuchi boladi.
Nazariya va tajribaning korsatishicha, kotarish kuchi qanot ustida bosimning kamayishi va qanot ostida uning ortishidan yuzaga keladi. Qanot ostida bosimning kamayishiga kritik tezlikda qanot atrofida sirkulyasiya oqimining paydo bolishi sabab boladi. Sirkulyasiya oqimining yonalishi qarama–qarshidan kelayotgan oqimning (uchrashma) oqimning yonalishi bilan qanotning ustida bir hil boladi, qanotning ostida esa har ikkala oqimning yonalishlari qarama–qarshi boladi. Buning natijasida qanotning kam bosimli sohaga surish tasiri (Bernulli qonuniga muvofiq) yuzaga keladi.
Uchishda samolyotga quyidagi kuchlar: P ogirlikni enguvchi F1 kotarish kuchini enguvchi parrakning tortish kuchi tasir qiladi.
Harakatlanayotgan suyuqlik (gaz) ning kinetik energiyasi boladi. Gidroelektr stansiyalarda harakatlanayotgan suvning energiyasi elektr energiyasi elektr energiyasiga aylanadi. Shamol energiyasi ham kelingi yillarda qishloq hojaligi va sanoat ehtiyojlari uchun ishlatila boshlandi.
Jismlarning suyuqliklarda va gazlarda harakatini o’rganishini ahamiyati. Jismlarning suyuqliklarda va gazlardagi harakatini o’rganish avyatsiyaning rivojlanishi va suv kemalari tezliklarining ortishi bilan bog’liq. Shu maqsadda suyuqliklar va gazlarda harakatlanayotgan qattig jismlarga ta’sie etadigan kuchlarini ko’ramiz.
Ular qanday kuchlar. Suyuqlik va gazda harakat qiladigan jismga ikkita kuch ta’sir qiladi ( ularning teng ta’sir etuvchisini R deb belgilaymiz)
Birinchi kuch (R) jismning harakat yo’nalishiga qarama-qarshi yo’nalgan bo’lib, unga peshona qarshilik deyiladi. Jismning harakat yo’nalishiga perpendikulyar yo’nalgan ikkinchi kuchi esa (R) ko’tarish kuchi deyiladi.
Agar jism simmetrik bo'lsa va uni simmetriya o'qi tezlik yo'nalishi bilan mos tushsa, unga faqat ro'paradan yo'nalgan qarshilik kuchi Rx ta'sir qiladi, ko'taruvchi kuch Ry esa bu holda nolga teng bo'ladi.
Jism sirtiga yondoshgan sohani yopishqoq ekanligi sababli, jismni yopishqoq muhitdagi harakatida(ayniqsa atroflab o'tish tezligini ortishida), zarrachalarni kichik tezliklar bilan harakatlanuvchi chegaraviy qatlami hosil bo'ladi.
Suyuqlik (yoki gaz) qatlamlarining nisbiy harakatida bu qatlamlar orasida biror katlamlarning harakatini sekinlashtiruvchi va boshqa biror qatlamlarning harakatini tezlashtiruvchi kuchlar hosil boladi. Suyuqlikning bir qatlami ikkinchisiga tasir qiladigan kuch ichki ishqalanish kuchi yoki yopishqoqlik kuchi deyiladi. Ichki ishqalanish kuchining kattaligiga qarab moddalar yopishqoq va yopishqoqmas moddalarga bolinadi. Suyuqlik (gaz) unda jismlarning harakatlanishiga tosqinlik qiluvchi kuch qarshilik kuchi deyiladi. Qarshilik kuchi jismning shakliga, kondalang kesimining yuzasiga, jism harakatlanaiotgan suyuqlikning (gazning) harakat tezligiga va jinsi turiga bogliq boladi. Jumladan, havodagi qarshilik kuchini aerodinamik qarshilik deyiladi.
Malum tezlikkacha (kritik tezlik deiiladigan tezlikkacha) suyuqliklarning qatlamlari bir–biriga nisbatan sirpanadi, yani oquvchi suyuqlik (gaz) qatlamlarining nisbii harakati buzilmaydi. Bunday oqim qatlamli yoki laminar oqim deyiladi. Oqim tezligi kritik tezlikdan ortib ketganda sirpanayotgan qatlamlarning ozaro tasiri suyuqlik (gaz) zarralarining nisbiy joylashishini ozgartiradi, uyurmalar hosil boladi. Bunday harakat uyurmali yoki turbulent harakat deyiladi.
Agar suyuqlik oqayotgan trubaning tarmoqlari bolmasa, u holda trubaning ihtiyoriy kesimidan otayotgan suyuqlik miqdori bir hil boladi; aks holda uzoq muddat suyuqlik oqqanda bazi joylarda suyuqlik toplanib qolgan, bazi joylarda esa oqim uzilgan boladi. Shunga muvofiq, ishqalanish bolmaganda vaqt birligi ichida bir joydan oqayotgan suyuqlik hajmi  vaqt birligi ichida ikkinchi joyda oqayotgan  suyuqlik hajmiga teng boladi, yani . Bunday shartni qanoatlantiradigan oqim stasionar oqim deiiladi. Bundan stasionar oqimda suyuqlikning harakatlanayotgan zarralarining tezligi truba kesimining yuziga teskari proporsional bolishi kelib chiqadi.
Ichki ishqalanish (yopishqoqlik). 
Gazning laminar oqimida uning oqim tezligi OX yonalishida kamayadi deylik. Yuqorida korganimizdek masalan, gaz qattiq devor yaqinida oqayotgan bolsa shunday bolar ekan.
Gazning ikki qoshni qatlami bir–biriga tegayotgan  yuzni koz oldimizga keltiraylik, bu yuzdan  masofada oqim tezligi qiymatlarini  va  bilan belgilaylik (). Molekulalarning haotik haraktigaoqimning  tezligi ham qoshiladi, shuning uchun yuqori qatlam molekulalarining harakat miqdori pastki qatlam molekulalarinikiga qaraganda katta boladi: , bu erda m – molekula massasi. Haotik harakat prosessida yuqori qatlam molekulalari ozining harakat miqdorini pastki qatlamga kochiradi va bu bilan pastki qatlamning tezligini oshiradi; oz navbatida pastki qatlam molekulalari ozining harakat miqdorini yuqori qatlamga kochiradi va uning tezligini kamaytiradi. Natijada qatlamlar orasida ichki ishqalanish vujudga keladi, bu ishqalanishning kuchi  yuz boylab oqim tezliklariga parallel tasir qiladi.