Pentru a putea publica, trebuie să vă înregistraţi.
Vf. folderul Spam după înregistrare.
Pune o întrebare

Newsletter


3.6k intrebari

6.7k raspunsuri

15.3k comentarii

2.5k utilizatori

3 plusuri 1 minus
12.3k vizualizari
Buna ziua tuturor!

Va rog sa ma ajutati in a ma lamuri cu urmatoarea neclaritate. Ecuatia continuitatii spune ca debitul ramane constant cu schimbarea sectiunii, totusi nu inteleg cum de debitul scade cu inchiderea unui robinet. Este din vina pierderilor de sarcina locale?
Novice (294 puncte) in categoria Fizica

3 Raspunsuri

1 plus 1 minus
Salut!

Q=v*A. Deci odata cu cresterea vitezei sau a sectiunii de trecere creste si debitulul. In cazul tau, la inchiderea unui robinet, aria de trecere a fluidului scade, deci implicit si debitul.
Novice (178 puncte)
3 plusuri 0 minusuri
Cred că ați înțeles puțin greșit ecuația de continuitate. Ea nu spune că debitul e constant în timp, ci constant de-a lungul conductei. Înțelesul ei este că, dacă fluidul nu e compresibil, în secțiunile de diferite grosimi viteza trebuie să aibă valori diferite pentru ca volumul de fluid transportat pe secundă să fie același peste tot. Iar asta se întîmplă pentru că fluidul nu apare, nu dispare și nu se acumulează nicăieri pe conductă. Ecuația de continuitate este deci o simplă consecință a conservării masei.

Atunci cînd închidem un robinet, debitul scade pe toată conducta, pentru că robinetul introduce o rezistență în mișcarea fluidului. Cînd robinetul este parțial închis ecuația de continuitate e respectată în continuare, pentru că viteza fluidului în zona îngustată de robinet este mai mare decît în restul conductei. Dacă robinetul e închis de tot, ecuația de continuitate iarăși se respectă: debitul e zero peste tot.

Ecuația de continuitate nu ne poate spune cu cît scade debitul atunci cînd închidem parțial un robinet. Pentru a calcula noul debit trebuie să știm ce diferență de presiune e de o parte și de alta a robinetului și ce rezistență pune robinetul la înaintarea fluidului, în starea de închidere respectivă. Problema seamănă cu cea a unui rezistor: curentul depinde de tensiunea aplicată la capetele lui și de rezistența sa electrică. Iar rezistența electrică depinde de secțiunea rezistorului (printre altele). Doar că la fluide procesul de curgere e ceva mai complex, încît relațiile nu sînt liniare ca la un rezistor ohmic.
Expert (12.8k puncte)
3 plusuri 0 minusuri
O intrebare interesanta. Ecuatia de continuitate arata ca debitul este constant de-a lungul tevii dar, prin factorul viteza, si in timp. In fond, sectiunea X viteza, in unitati de masura inseamna metri cubi/secunda. Am umplut un vas cu gradatii de volum, avand robinetul la maximum, cu 1L de apa in 15 secunde. Acelasi volum de apa a avut nevoie de 28 de secunde pentru a curge cu robinetul intredeschis, mai aproape de pozitia oprit decat de maxim. Ciudat, totusi, din punct de vedere al ecuatiei de continuitate, care prezice ca viteza apei printr-o sectiune micsorata ar fi trebuit sa creasca liniar cu micsorarea sectiunii. Apoi am montat un furtun flexibil la teava chiuvetei. In prima faza, folosind furtunul, am umplut 1L de apa in 15 secunde cu robinetul deschis la maxim. Am strans apoi cu mana capatul liber al furtunului,  micsorandu-i sectiunea la iesire aproximativ la jumatate. In aceasta situatie, viteza jetului a crescut vizibil, iar timpul de umplere a vasului de 1L a ramas de 15 secunde, de data aceasta in acord cu ecuatia de continuitate. Ce diferenta a fost intre primul si al doilea experiment? Evident, modul de micsorare a sectiunii, in primul caz prin actionarea robinetului, in al doilea prin obstructionarea partiala a furtunului la capatul de iesire a jetului. Concluzia care se impune este ca detaliile constructive ale robinetului conduc la crearea unor contracurenti in zona de variatie a sectiunii, care micsoreaza presiunea dinamica a apei care curge prin robinet. Analiza in profunzime a formarii si comportamentului acestor turbioane nu este una simpla si trebuie particularizata la tipul de robinet folosit.
Senior (6.6k puncte)
0 0
Factorul viteză nu face ca ecuația de continuitate să stabilească vreo constanță în timp. Dacă oprești brusc debitul într-un punct al conductei, debitul devine instantaneu zero în TOATE punctele (cel puțin în aproximațiile făcute: fluid incompresibil și transmitere instantanee a presiunii în tot volumul). Deci nu, debitul nu are nici un motiv să fie constant în timp.

N-am înțeles ce vi se pare ciudat la primul experiment, din punctul de vedere al ecuației de continuitate. Viteza particulelor de fluid în zona robinetului și în celelalte zone ale conductei au respectat în continuare relația. Dar debitul în sine a fost modificat, pe toată conducta, prin închiderea robinetului.

În al doilea experiment ați închis gura furtunului numai la jumătate, ceea ce nu e suficient pentru a modifica substanțial debitul apei. Ați introdus în curgere o rezistență prea mică, deci debitul a rămas practic același. Ca urmare viteza s-a dublat la ieșirea din furtun, compensînd aria înjumătățită.

Robinetele sînt făcute în așa fel încît rezistența pe care o introduc la curgerea apei să aibă valori utile practic. În primul experiment, cînd ați redus debitul cam la jumătate, de fapt robinetul era foarte închis ca arie a secțiunii (probabil numai cîțiva milimetri pătrați, adică pe la o zecime sau chiar o sutime din secțiunea robinetului deschis). Numai așa rezistența impusă curgerii e suficientă pentru a modifica debitul.
0 0
Si dvs. afirmati ca ecuatia de continuitate spune ca "volumul de fluid transportat pe secunda sa fie acelasi peste tot". Aceasta implica modificarea vitezei de curgere la modificarea sectiunii, iar printr-o sectiune micsorata fluidul curge mai repede.
 Debitul  este functie de timp,  este unitati de volum pe secunda (timp). Aveti dreptate, debitul este constant pe conducta, constanta in timp nu are vreo relevanta. Ciudat la primul experiment mi s-a parut ca viteza jetului s-a micsorat evident, desi ea trebuia sa creasca, lucru pe care il afirmati si dvs. in raspuns: "viteza fluidului in zona ingustata de robinet este mai mare decat in restul conductei". Adevarat, numai ca la micsorarea sectiunii (inchiderea partiala a robinetului), viteza de curgere in zona ingustata de robinet, scade evident. Asta e ciudat. Nu mai este ciudat doar atunci cand observam ca robinetul strica ceea ce pana la el reprezenta o curgere aproximativ laminara, introducand turbulente care incetinesc curgerea. De fapt cand folosesc furtunul, modul in care micsorez sectiunea creaza o forma de tip palnie, cu atat mai eficienta in a nu deranja curgerea laminara, cu cat are o forma mai alungita. Prin urmare, in cazul cu furtunul pot sa micsorez ajutajul, in principiu, pana la orice arie nenula, debitul nu se va modifica, cu conditia ca furtunul sa fie suficient de lung, astfel incat unghiul de ingustatre sa poata fi suficient de mic (o palnie cat mai alungita). Din compararea celor doua situatii, concluzia pe care eu o trag este ca aparenta incalcare a ecuatiei de continuitate are drept cauza rezistenta robinetului, data de mecanismul de micsorare a sectiunii, care creaza turbulentele despre care am vorbit.
0 0
De ce trebuia să crească viteza în primul experiment? Care anume viteză trebuia să crească? Eu cînd vorbesc de creșterea vitezei în zona robinetului mă refer nu la ieșire, unde vă uitați dumneavoastră, ci exact acolo unde se află gîtuitura creată de robinetul parțial închis.

Diferența de principiu între cele două experimente pe care le-ați făcut este că în primul gîtuitura (robinetul) se află pe parcursul conductei, iar în al doilea la capăt. Asta înseamnă că, dacă ați avea o sursă de apă cu debit stabilizat, în primul experiment viteza de ieșire a apei ar rămîne neschimbată oricum ați regla robinetul, iar în al doilea viteza de ieșire depinde de aria secțiunii de la ieșire. Dar sursa pe care o aveți nu e de debit constant, ci de presiune (aproximativ) constantă, ceea ce face ca debitul să scadă atunci cînd vă împotriviți curgerii prin închiderea robinetului.

Aici nu e vorba de curgere laminară sau turbulentă, ci pur și simplu de conservarea masei. Regimul de curgere nu contează în ecuația de continuitate. Contează în schimb într-adevăr la mărimea rezistenței pe care o introduce robinetul sau furtunul în curgerea apei.

În ecuația de continuitate debitul nu e funcție de timp, ci de poziția de-a lungul conductei (și anume ecuația ne spune că e constant). Nu confundați mărimile care implică timpul cu mărimile care depind de timp. De exemplu accelerația implică timpul, dar poate fi constantă în timp. Și invers, temperatura nu implică timpul, dar poate fi variabilă în timp. În ecuația de continuitate debitul este într-adevăr un fel de viteză, deci include timpul, dar nu ne interesează variația lui în timp.

Sigur, dacă vă uitați la o particulă de fluid și o urmăriți în curgerea ei prin conductă, o să observați că, deși debitul curgerii e constant în timp, viteza particulei scade și crește, în funcție de aria secțiunii.
0 0
Lucrurile imi sunt clare in raport cu semnificatia notiunii de debit. Debitul poate fi considerat chiar o viteza, daca inmultirea unui vector reprezentand viteza cu un scalar reprezentand masa mai ramane tot un vector cu aceeasi directie, acelasi sens, acelasi punct de aplicare si cu modul marit. Dar cred ca e mai interesant de vazut ce se intampla fizic. Eu spun ca variatia sectiunii in sensul micsorarii ei, adica in timpul strangerii robinetului, ar trebui sa produca efectul observabil al cresterii vitezei jetului de apa dupa robinet, la fel cum se vede dupa furtun. Nu sunt proiectant sau fabricant de robinete dar intuitia imi spune ca detaliile constructive ale sectiunii variabile din robinet determina o scadere a presiunii dinamice cu care apa intra in sectiunea respectiva, adica a vitezei. Ecuatia de continuitate in acest caz nu este aplicabila, in opinia mea, sau, in orice caz, nu este relevanta. Ca model de trecere de la o sectiune mai mare la una mai mica, care sa evidentieze corect principiul de continuitate, priviti va rog la figura care arata un tub Venturi de pe http://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect. Modificarea de sectiune intr-un robinet, fi el cu oberteiner (cred ca asa se scrie), fie cu bila, arata foarte diferit.  Dar ce intelegeti prin rezistenta robinetului?
0 0
Strîngerea robinetului nu trebuie să producă creșterea vitezei în altă secțiune decît a robinetului însuși. Nu înțeleg conform cărei legi credeți că variația secțiunii la strîngerea robinetului „ar trebui sa produca efectul observabil al cresterii vitezei jetului de apa dupa robinet”. Ce înseamnă „după robinet”? Toată secțiunea de conductă de la robinet pînă la ieșire? De ce să crească viteza acolo? Dacă conducta dinainte și de după robinet are aceeași secțiune, dar viteza după robinet ar fi mai mare decît înainte de el, ar însemna că în punctul robinetului există o sursă de masă (care creează apă din nimic).

Viteza la ieșire ar crește numai dacă robinetul ar fi montat la capătul țevii, în așa fel încît micșorarea secțiunii să se producă exact la punctul de ieșire (așa cum ați văzut în cazul furtunului). Nu uitați că jetul de apă care iese din furtun în experimentul 2 e subțire în comparație cu jetul din experimentul 1.

Vă propun și un experiment 3. Este de fapt identic cu experimentul  2, dar gîtuiți furtunul nu la capăt, ci departe de capăt. Ce se întîmplă cu viteza apei la ieșirea din furtun? Dacă înțelegerea mea a fenomenului e corectă ar trebui să constatați că la gîtuiri moderate nu se schimbă nici debitul și nici viteza, iar la gîtuiri puternice scad și debitul și viteza. La nici un nivel de gîtuire viteza la ieșirea furtunului nu va fi mai mare decît cu furtunul negîtuit.

Rezistența robinetului (determinată de gradul lui de deschidere) este o măsură a piedicii pe care o pune el în curgerea apei. Să ne imaginăm următorul experiment. Avem o bucată de țeavă orizontală pe parcursul căreia punem un robinet. La capetele țevii menținem o diferență de presiune constantă, de exemplu un capăt merge printr-un furtun la un rezervor de apă pus la înălțimea h față de țeava noastră, iar celălalt capăt e liber (diferența de presiune va fi P = ro * g * h). În aceste condiții, debitul de apă prin țeavă se poate spune că depinde de doi parametri: diferența de presiune și rezistența robinetului: Q = P / R. Asta numesc eu rezistența robinetului. Putem defini și conductanța robinetului, ca inversul rezistenței, prin formula Q = P * C.

Observați că debitul Q este analog cu intensitatea curentului electric, iar diferența de presiune P cu tensiunea electrică. Atunci rezistența robinetului e analoagă cu o rezistență electrică. Din cauza regimurilor complexe de curgere, rezistența robinetului (la un grad de deschidere dat) nu este un parametru tocmai fix, sau altfel spus relația dintre debit și presiune nu e tocmai liniară (dar pe de altă parte nici rezistența rezistoarelor electrice nu e perfect liniară).
0 0
Foarte frumoasa analogia cu legea lui Ohm. Ca sa va citez, intr-un comentariu pe care l-ati facut la un raspuns la problema cu clepsidrele, afirmati ca "de multe ori simplitatea matematica ascunde complicatii fizice interesante", lucru ce pare sa se intample in cazul de fata. V-am urmat sfatul si am facut si experimentul 3. Am folosit un furtun flexibil de la un irigator, cu diametrul determinat ochiometric aproximativ 8 mm. Folosind caderea apei de la cca 60 de cm, am reusit sa determin, strangand "robinetul" prin gatuirea furtunului la 5 cm de capatul liber, o crestere evidenta a vitezei de iesire  a unui jet subtiat de apa, proiectat la o distanta de peste 50 cm, fata de distanta de cativa cm la care il trimitea inainte de a-l strange. Principiul continuitatii a functionat. Experimentul demonstreaza fara dubiu ca, in cazul intrebarii, curgerea prin sectiunea robinetului este dirijata de o maniera care impiedica manifestarea constantei debitului. Acesta consider ca este raspunsul corect.
0 0
5 cm e prea aproape de capăt ca să puteți trage o concluzie. Nu degeaba scriam așa: „departe de capăt”. Scopul dumneavoastră, vă reamintesc, nu e să demonstrați ceva prestabilit, ci să constatați cum stau lucrurile.
0 0
Nu este clar de ce 5 centimetri inseamna prea putin. Ideea era sa vad daca doar cu robinetul la capatul tevii se observa o crestere a vitezei dupa robinet. Dar haideti ca acum chiar m-am lamurit. Mi-am adus aminte ca am un robinet de aerisire al unui calorifer chiar in casa. Trebuia sa ma gandesc de la inceput la el. Este montat pe o teava de tur, chiar la capatul acesteia. Pe masura ce il inchid, viteza apei scade. Spuneti ca "viteza la iesire ar creste numai daca robinetul ar fi montat la capatul tevii in asa fel incat micsorarea sectiunii sa se produca exact la punctul de iesire". Nu a crescut. A scazut. Eu nu am prestabilit nimic, am facut niste constatari, niste observatii si am tras niste concluzii din ele. Scopul meu este sa inteleg, iar faptul de a discuta cu oameni care vor acelasi lucru, ma ajuta. Scopul meu nu este sa arat ca eu am dreptate si altcineva nu are, iar discutiile le abordez de pe o pozitie cooperanta si nu competitiva. Nu simt nevoia sa prestabilesc ci, dimpotriva, sa ajung la concluzii dupa ce studiez sau/si ma consult cu cineva. Ca argument cu privire la dispozitia mea polemica (ceea ce m-ar putea duce la demonstratii de dragul de a avea dreptate) va pot arata ca, de exemplu, unul din cele doua voturi pe care le-ati primi la raspunsul dumneavoastra este de la mine. Ca sa ma credeti, v-il voi retrage peste 10 min si v-il voi reacorda intr-o ora.
0 0
Reacordat, cu o intarziere de 2 ore.
0 0
5 cm înseamnă prea puțin dacă ceea ce doreați era să-l puneți departe de capăt, așa cum propuneam eu să fie experimentul 3. Dacă în schimb doreați să fie la capăt, 5 cm e prea mult. Primele experimente trebuie să fie cele simple, nu cele intermediare. Necazul cu cei 5 cm este că gîtuitura poate schimba regimul de curgere din laminar în turbulent, ceea ce poate face ca secțiunea efectivă prin care curge majoritatea lichidului să fie mai mică decît secțiunea furtunului (de exemplu, pe suprafața internă a furtunului să existe un strat de turbioane de apă care să nu participe activ la curgere). Cum experimentul cu gîtuirea la capăt deja l-ați făcut (numărul 2), ceea ce propuneam eu era un experiment la cealaltă extremă, deci departe de capăt. Cu 5 cm creați o configurație intermediară, neclară. Nu zic că nu e interesantă, ci doar că ea poate ajuta la înțelegerea fenomenelor numai după ce le lămurim pe cele simple.

Spuneți că robinetul de calorifer face ca viteza să scadă. Care viteză? Probabil cea de la ieșire, nu cea din interiorul robinetului, unde secțiunea e minimă. Robinetul produce gîtuirea la o oarecare distanță de capăt și, în funcție de forma interioară a robinetului, asta poate să însemne că jetul de apă iese cu viteza din secțiunea îngustată sau cu viteza din secțiunea mare (sau ceva intermediar). Faptul că viteza a scăzut îmi spune că vă aflați în cazul al doilea: gîtuitura robinetului nu a fost destul de aproape de capăt.

Din cauza asta cred că cele mai relevante experimente (din perspectiva încercării de a înțelege) sînt cele cu furtunul, pentru că acolo putem vedea ușor unde e gîtuitura, ce deschidere și ce formă are și o putem ajusta și deplasa cum vrem, inclusiv exact la capăt (ceea ce cu robineții obișnuiți e imposibil). Chiar ar fi util să faceți o serie de experimente cu gîtuitura la diferite distanțe de capăt și cu diferite grade de închidere. Îmi amintesc că am făcut asta acum mulți ani și rezultatul mi s-a părut atunci foarte interesant. Ca amuzament, încercați să găsiți care e poziția, deschiderea și eventual forma gîtuiturii care produc viteza maximă a jetului de apă la ieșire.

Vă cred pe cuvînt că mi-ați dat punctul, dar punctele nu prea mă interesează. Ele măsoară (grosier) atitudinea oamenilor despre ceva, nu valoarea reală a acelui ceva.
0 0
Bila robinetului de la calorifer este la vedere. M-am uitat cu atentie sa vad ce se intampla. Sper ca nu va imaginati ca imi propun sa infirm principiul conservarii masei. Mecanismul robinetului meu se compune dintr-o sfera metalica prevazuta cu o gaura care trece prin centrul sferei. Cand gaura este pozitionata in lungul tevii, robinetul este deschis la maximum. Pe masura ce rotim pirghia acesuia, gaura si teava nu mai sunt coaxiale, ceea ce face ca unghiul de atac al apei asupra gaurii sa creasca (in pozitia de maxim era zero), ceea ce face ca sectiunea "vazuta" de fluxul de fluid sa se micsoreze. Viteza apei care iese din robinet incepe sa scada, pe masura ce continuam sa inchidem robinetul. Ceea ce trebuie sa se intample de partea cealalta a bilei este ca apa loveste sfera si, din ce in ce mai excentric, o gaura care se roteste in jos.
Aici apar cu siguranta turbulente care se opun curgerii, incetinind apa care urmeaza sa intre in gaura si sa iasa apoi afara. Principiul continuitatii se manifesta cu siguranta, nu se poate altfel, numai ca efectul sau nu mai este evident asa cum apare, de exemplu, in tubul Venturi. De fapt, debitul scade dar, conform legilor fizicii, nu pe seama disparitiei subite a unei cantitati de apa ci prin intoarcerea ei din drum, datorata configuratiei robinetului si a turbulentelor produse in procesul inchiderii acestuia, fie ea dintr-o singura miscare sau secventiala. O descriere matematica a acestor procese ar implica probabil elemente de calcul tensorial foarte complicate, dar o vizualizare intr-un tunel de vant ar fi destul de sugestiva. Tunel de vant nu am, asa ca ma opresc aici -) .
...