Hydrodynamika

Hydrodynamika je jedna z najstarších a súčasne najmodernejších fyzikálnych disciplín.Predmetom štúdia hydrodynamiky je štúdium zákonitostí pohybu kvapalín, prúdenia. Jej obdobou pre plyny je aerodynmika.Aerodynamika je náuka o pohybe plynov a o pohybe telies vo vzduchu a plynoch.Podľa rýchlosti prúdiacej kvapaliny rozoznávame ustálené a neustálené prúdenie.Pri ustálenom prúdení je rýchlosť konštantná. Pri ustálenom prúdení všetky častice, ktoré prejdú určitým spoločným bodom, sa budú ďalej pohybovať po rovnakej dráhe-prúdnici.

Všetky prúdnice tvoria plochu, ktorá sa nazýva prúdová trubica. Prúdové vlákno tvorí kvapalina ohraničená prúdovou trubicou.Základnými zákonmi hydrodynamiky a aerodynamiky sú rovnica spojitosti a Bernouliho rovnica.Rovnica spojitosti: Pri ustálenom prúdení ideálnej kvapaliny je súčin obsahu prierezu potrubia a rýchlosti prúdu pre všetky prierezy stály.Rovnica spojitosti je vyjadrenie zákona zachovania hmotnosti pre ustálené prúdenie kvapaliny. Bernouliho rovnica: Je to vlastne zákon zachovania energie prúdiacej kvapaliny.Kvapalina vo vodorovnom potrubí ma 2 druhy energie:kinetickú a tlakovú.Pretože v ideálenj kvapaline sa mechanická enrgia prúdiacej kvapaliny nemôže meniť na iné formy, je súčet tlakovej a kinetickej energie v jednotkovom objeme kvapaliny stály.Súčet pohybovej a tlakovej (potenciálnej) energie je pre každý prierez trubice rovnaký.

Príklady využitia zákonov v bežnom živote:Karosérie automobilov, trupy lietadiel a lodí sa konštruujú tak, aby malí čo najmenšiu hodnotu koeficienta odporu - aerodynamické tvary.Lietadlá pri lete využívajú aerodynamickú vztlakovú silu, ktorá pósobí hlavne na krídla (obr.1)Fy - aerodynamická vztlaková sila Fx - odporová silaV hornej častí krídla, kde sa prúdnice zhust'ujú (váčšia rýchlost' prúdenia), vzniká vzhl'adom na atmosférický tlak podtlak. Na spodnej častí krídla vzniká pretlak (Bernoulliho rovnica). V dôsledku týchto tlakových rozdielov pôsobí na celkovú plochu krídla aerodynamická vztlaková sila Fy (pôsobí proti tiažovej sile). Odporová sila FX sa prekonáva tažnou silou motorov. Výsledná aerodynamická sila je F = FX + Fy .