Ero nestemäisen dynamiikan ja nestemekaniikan välillä

Nesteen dynamiikka vs. nestemekaniikka

Nesteen dynamiikka ja nestemekaniikka ovat kaksi erittäin tärkeää fysiikan opiskelualaa. Nämä kentät ovat erittäin tärkeitä, kun kyse on muun muassa ilmailutekniikasta, meritekniikasta, siviili- ja sotilastekniikasta sekä monista muista aloista. Fluidimekaniikkaa ja fluididynamiikkaa voidaan pitää kokonaan uutena klassisen mekaniikan kenttänä, jossa todennäköisyydellä ja termodynamiikalla on erittäin tärkeä rooli. Nesteen mekaniikan ja nesteiden dynamiikan näkökohtien ymmärtämiseksi on oltava hyvät tiedot energiansäästöstä, vektorikentistä ja jopa tilastollisesta termodynamiikasta. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä fluidimekaniikka ja fluididynamiikka ovat, niiden perustamisperiaatteet, yhtäläisyydet, sovellukset ja lopuksi niiden erot.

Nesteen mekaniikka

Neste määritellään joko kaasuksi tai nesteeksi. Nestemäinen mekaniikka on nesteiden ja kaasujen käyttäytymisen tutkimusta. Oikeammin määritelty fluidimekaniikka on nesteiden ja niihin kohdistuvien voimien tutkiminen. Nestemäisellä mekaniikalla on kolme pääkenttää. Ne ovat nimittäin fluidistatiikkaa, joka tutkii nesteitä levossa, neste-kinematiikkaa, joka tutkii nesteiden liikkeitä, ja nesteiden dynamiikkaa, joka tutkii voimien vaikutusta nesteen liikkeeseen. Mutta kuten tiedämme, nesteillä ja kaasuilla ei ole tasaista tilaa. Kaasujen ja nesteiden termisestä sekoituksesta johtuu aina satunnainen liike. Kaasujen lämpösekoitus on kuitenkin suurempi kuin nesteiden. Yksi fluidimekaniikan perustajista oli Archimedes. Hänen kuuluisa kelluvuusperiaatteensa oli yksi ensimmäisistä nestemekaniikan periaatteista. Myöhemmin tunnetut tutkijat, kuten Leonardo da Vinci, Evangelista Torricelli, Isaac Newton, Blaise Pascal, Daniel Bernoulli ja merkittävät matemaatikot, kuten Euler, d'Alembert, Lagrange, Poisson ja Laplace, antoivat merkittävän panoksen nestemekaniikan tutkimukseen. Viskositeettikentän kehittivät myöhemmin Poiseuille, Hagen, Navier ja Stokes.

Neste dynamiikkaa

Nesteen dynamiikka on nestemekaniikan alakenttä. Nesteen dynamiikka tutkii voimien vaikutusta nesteen liikkeeseen. Nestedynamiikan merkittävimmät yhtälöt ovat Bernoullin yhtälö, jonka ehdotti Daniel Bernoulli. Se on määritelty puristamattomalle, ei-nestemäiselle nesteelle tasaisella ja ei-pyörteisellä virtauksella. Tällaiselle nesteelle hydrostaattisen paineen summa, kineettinen energia tilavuusyksikköä kohti ja potentiaalienergia tilavuusyksikköä kohti on vakio. Tätä voidaan soveltaa mihin tahansa mielivaltaiseen virtauslinjaan nesteessä. Tosiasiassa nesteet eivät kuitenkaan noudata tätä yhtälöä, koska ne ovat puristuvia ja viskooseja. Muita tärkeitä fluididynamiikan yhtälöitä ovat Navier-Stokesin yhtälöt ja Reynoldsin kuljetuslause. Ne ovat pohjimmiltaan joukonsäästöä, energiansäästöä ja vauhdin säilyttämistä eri muodoissa. Tärkeä osa fluidin dynamiikkaa on aerodynamiikka. Lentokoneet käyttävät Bernoulli-lausetta paine-eron luomiseen siipien ylä- ja alapuolelle. Tämä tekee lentämisen mahdolliseksi. Hydrodynamiikalla on myös tärkeä osa päivittäistä elämää.