Fluidoak |
Fluidoen estatika Arkimedesen printzipioa Solidoen eta likidoen dentsitateak nola neurtu Flotazioa bi likido nahastezinetan Hagatxo bat orekan partzialki murgilduta Gorputz bat fluido ideal batean zehar mugitzen Burbuila bat fluido likatsu batean mugitzen
Buia baten oszilazioak Esfera baten oszilazioak Descartesen deabrutxoa |
Oinarri fisikoak | |
| Barku bat hondoratuta dago sakonera jakin batean, eta birflotatu nahi dugu. Azalera ekartzeko asmoz, airea injektatu behar zaio, barruan daukan ura ordezkatzeko. Barkua igotzen hasten da bultzadak pisua berdintzen edo gainditzen duenean. Konpresore batekin airea hornituko diogu presio atmosferikoan, eta kalkulatuko dugu horretarako behar dugun airearen masa eta bolumena. Horretaz gain, barkuak ibilitako distantzia kalkulatuko dugu, uraren hondotik gainazalera. Oinarri fisikoakAriketa hau ebazteko hiru printzipio fisiko ezagutu beharra dago:
Har dezagun barku laukizuzen bat (paralelepipedoa) 10 m-ko altueraduna eta 280 m2-ko sekzioduna.
Barkua flotatzen hasteko, bultzadak pisua berdindu edo gainditu behar du. Bultzada deslekuratutako uraren pisua da. mg=r Sxg hemen r uraren dentsitatea da (1000 kg/m3, itsasoko urarena, berriz, pixka bat handixeagoa da), S barkuaren zeharkako sekzioa eta x barkuaren barruan dagoen aire-altuera (irudian horiz markatu da). Adibidea: barkuak 863 Tm baldin baditu, orduan x gutxi gora behera 3.08 m ateratzen da, alegia 862 m3-ko aire-bolumena (barkuaren sekzioa, oinarriaren azalera, 280 m2 da). Bestalde, airearen presioa hau da: p=p0+r g(y−h+x) y sakonera da, gainazaletik hondora, eta h barkuaren altuera (10 m). Esaterako sakonerak y=26 m balio badu, orduan presioak p=287000 Pa. eta kalkulatu dugun aire-bolumenak V=862 m3. Konpresoreak hornitu behar duen aire-bolumena, berriz, presio atmosferikoan dago (p0=105 Pa) eta baldintza horretan (Tenperatura bera duela suposatuz) airearen bolumena honela kalkulatzen da: p0V0=pV 100000·V0=287000·862 Eta horrek ematen du, V0=2475 m3. Zenbat denbora beharko duen konpresoreak horrenbeste aire hornitzeko, kaudalaren araberakoa da. Esaterako, kaudala (edo emaria) 1000 m3/min bada, orduan 2.5 minutu inguru behar ditu. Bestalde, airearen masa ere kalkula dezakegu, bolumen horretan eta giroko tenperaturan (300º K).
airearen pisu molekularra M=28.9 g/mol da, eta m ateratzen da 2867 kg. Oso masa txikia barkuarenarekin konparatuz, 863Tm =863000 kg.
Bultzadak pisua berdintzen duenean, barkua igotzen hasten da. Baina igotzen ari denean, presioa gutxituz doa eta, beraz, airearen bolumena handitzen. Orduan, bultzada ere handituz joango da, eta pisua gaindituko du. Bestalde, gerta daiteke aire-bolumena barkuarena baino handiagoa bilakatzea; orduan, gainezka egingo dio eta airea galtzen hasiko da. Horixe da bultzadaren balio maximoa eta hortik aurrera konstante mantenduko da, harik eta barkua gainazaletik irteten hasten den arte. Barkuaren higiduraren xehetasunak (abiadura eta azelerazioa, igotzen ari den uneoro) ez dira hemen kalkulatuko.
Barkua gainazalera iristean gelditu egiten da, pisua eta bultzada berriz ere berdintzen direlako. Une horretan, barkuaren barruan eta kanpoan, ur-mailak ezberdinak izango dira: z=3.08 m lehenago kalkulatu den bezala. Eta airearen presioa hau da: p=p0+r gz p=130184 Pa. Presio horretan, aireak izango duen bolumena (prozesu isotermoa): 287000·862=130184·V Hauxe ematen du: V=1900 m3. Bolumen horrek barku horretan (oinarriaren sekzioa 280 m2) okupatzen duen altuera 6.8 m da. Beraz, barkua desplazatu den distantzia totala, hondotik gainazaleraino, hau da (bere azpiko ertzetik hondoraino): 26+6.8−10−3.08=19.72 m 26 m sakonera da eta 10 m barkuaren altuera. Emaitza, ikusten denez, ia 20 metro dira, irudiak erakusten duen bezala.
SaiakuntzaAukeran idatz daitezke:
Hasi botoian klik egin. Konpresorea martxan jartzen da, eta airea injektatzen du barkuan, ura deslekuratuz. Bultzada, apurka apurka, handituz doa, pisua berdintzen duen arte, eta une horretan barkua igotzen hasten da eta konpresorea deskonektatu. Gerta daiteke, pisua edo sakonera neurri batetik pasatzen badira, aireak barkuko ur guzti-guztia deslekuratzea, eta oraindik bultzadak ez duela lortu pisua berdintzea. Aireak ihes egiten du eta ezinezkoa da barkua azalera ekartzea, birflotatzea. Barkua igotzen den heinean, presioa gutxituz doa, beraz, airearen bolumena handituz. Gerta daiteke, halaber, aire bolumena barkuarena baino handiago bilakatzea, alegia, aireak ihes egiten du, gainezka, eta bultzada konstante mantentzen da. Interesgarria da egoera guzti horiek probatzea, aurretik kalkulu batzuk eskuz egin eta gero, programa interaktiboak ematen dituenekin konparatzea. |
Hondoratutako barku
bat azalera ekartzea
