• 締切済み

流体力学(ベルヌーイの定理

大きなタンク内に水が入っており、側面の細い管から水が流出しているとします。 |                  |         |ーーーーーー・aーーーーー |       |                  | |                   | |                  | |     ・P            ====→ |                  | |                  | ーーーーーーーーーーーーー              そのとき水面の任意の点aとタンク内の任意の点Pで ベルヌーイの定理を立てることはできるでしょうか?? 水の降下速度はゼロと考えれるので両方の点では速度がゼロになると思うのですが・・・。 よろしくお願いします。

みんなの回答

  • N64
  • ベストアンサー率25% (160/622)
回答No.2

表面積が出口に比べて十分大きければ、水面の降下速度は、ゼロと見なすことができ、v=0とした時の式は、もうすでに、ベルヌーイの定理ではなく、単なる圧力と重力のバランスの式です。v=0と見なせる場所(容器の中、出口のごく近くは除く)には、流れていないと仮定したのですから、流線はないと考えた方がよいでしょう。

  • rabbit_cat
  • ベストアンサー率40% (829/2062)
回答No.1

水の降下速度をゼロとするならば、重力の影響だけ考えればいいです。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%AB%E3%83%8C%E3%83%BC%E3%82%A4%E3%81%AE%E5%AE%9A%E7%90%86 でv=0とすればいい。 #もし、これで、水面の降下速度が無視できないとすると、タンク内の任意の点Pについては、ベルヌーイの定理が成立するとは限りません。ベルヌーイの定理は、流線にそって成り立つ式なので。 ですが、降下速度ゼロとするなら、任意の点でOK

discovered
質問者

お礼

返信ありがとうございます。 ということは、v=0と仮定できるなら成り立つということでよいでしょうか。 1つの流線に対して定理が成立するので、流線の形が把握できない場合は難しいですね。 また、静止力学の場合でもベルヌーイの定理は成立するのでしょうか?? 質問ぜめですみません。。

関連するQ&A

  • 流体力学(ベルヌーイの定理)の質問です。

    流体力学(ベルヌーイの定理)の質問です。 解法・答え方をぜひ教えてください。 図がないので分かりにくいかもしれませんが・・・ 水で満たされた水槽がある。水槽の底にある栓を抜き排水口から流出させる。栓を抜いた直後の流れだす水の流量を求めよ。 排水口の内径:4cm 水槽の底から水面までの高さ:98cm 重力加速度:9.8m/s・s 水槽の断面積は十分大きいため、栓を抜いた直後の水面の下がる速度は0m/sとする。 今まで物理にふれたことがないので・・・ よろしくお願いします。

  • ベルヌーイの定理

    【二つの水槽があって水平な円管でつながれており、水槽の水面の高さの差がHのときベルヌーイの定理を使って円管を流れる水の流量を求める】という問題なんですが、 gH=(入り口損失)+(管摩擦損失)+1/2×v^2 となるみたいなんですが、最後の1/2×v^2はなぜ必要なのでしょうか? 左の水面から右の水槽水面の流線を考えてみると最後は右の水面では速度を持たないのでその項はいらないように思うのですが 図が無いので分かりにくくてすみません。 よろしくお願いします

  • 水面の降下量と水面降下速度の関係

    次の問題の水面の(降下量と水面降下速度の関係の)解き方が教えて!gooの解答者によって二通りの方法があり、どちらが正しいのか?またはどちらも正しいのかわからなくて混乱しています。わかる方、教えてください。 問題     円柱型(断面積A)のタンクの底に、断面積aの小さな孔が開けてある。最初、高さがHまで水が入っていたとすると、この水が全部流出するのにどのくらいの時間がかかる? (Aさんの解答)  初期の水面の位置(高さH)からt秒後の水面の位置までの距離をxとすると  水面の降下速度と水面の降下量には次の関係がある      dx/dt=v ...................としています。vは連続の式とベルヌーイの定理から      v=√{(2g(H-x)/(A/a)^2-1} と求めています。 (Bさんの解答)   高さHの位置と孔の位置でベルヌーイの定理を適用して     v=√(2gh) そして、タンクの液面がdhだけ降下するのに要した時間をdtとすれば      A(-dh/dt)=av=a√(2gh) として求めています。 それぞれのやり方で求めた答えは一致しません。

  • ベルヌーイの定理

    こんにちは。 ベルヌーイの定理に h+(p/ρg)+(v^2/2g)=一定があります。 有る問題で、ダムの水面をB地点とし、60m下にA地点があり、ここは弁Aで全閉されています。 その時の弁Aにかかる圧力を求めよという問題がありました。 解答をみると、 点Aではh=0、v=0なので、p/ρg=一定。 点Bではh=60、v=0なので、h=一定。 となっていて、p/ρgの部分は何も触れられず、その後の説明をみると、B点ではp/ρg=0としてるようで、 60=p/ρg ここでρ=1000kg/m3、g=9.8m/s^2より、 p=60×1000×9.8から 答え、p=588kPa となっています。B点p/ρg=0の根拠が分かりません。 B点では大気圧pが加わっているのではないのかと思っているのですが・・・。

  • ベルヌーイの定理?

    基本的な質問かもしれませんが困ってます。断面積A[m2]のタンクがあり、流量Qi[m3/s]がタンクに流入され、流量Qo[m3/s]が流出しています。流出の位置はタンクの底と同じ高さの所にあります。タンク内水位をh[m]出口バルブの抵抗Rとすると、Qo=H/Rが成り立つと教科書に書いてあったんですがベルヌーイの定理だと、g=√(2gh)で、√hに比例すると思うんですが...教科書に載ってた方の式が導出できません。入力Qi、出力hとしたときの伝達関数を求めるという問題をやってて疑問に思ったんです。お願いします。

  • 流線 ベルヌーイの定理

    はじめまして。 まず流線についての質問なのですが ベルヌーイの定理とは1つの流線に対して成り立つと教科書に書いてありました。 1つの流線ではない流体とはどのようなものを指すのでしょうか?? 流線という語句を根本的に理解していないのかもしれません。 ちなみに、参考書等では流線とはある瞬間において、任意の点で速度ベクトルに接する曲線。とかいてありました。 どなたか、ご指導よろしくお願いしますm(__)m

  • 流体力学のベルヌーイの法則についての問い

    流体力学の問題で難解なところがあります。よろしかったら、解説をお示しください。→半径6m、高さ5mの円筒容器の下に半径0.1m、高さ1mの排出管がついた装置がある。いま、この排出管が下向きの状態で装置はある。この装置内に、粘性を無視できる流体を満杯に入れた。このとき、流体が最上部から3m降下するまでの時間はいくらか?ただし、流体の密度を6〈kg/㎥〉、重力加速度を9.8<m/s^2>、大気圧は一定とする。 答えが、300秒くらいになるというのですが、どうもたどり着きません。 自らの考えとしては、排出口下端の速度をベルヌーイの式から算出して、流量を求めて… または、 装置の上端から3m降下地点まで、ベルヌーイの式をたてて、速度を微分形にして微分方程式を解く… この2つの方針でとける気がするんですが… どうもうまくいきません。どなたかお願いしますm(__)m

  • ベルヌーイの定理の間違った説明

    ベルヌーイの定理は粘性の無い理想流体における速度と圧力についてのエネルギー保存則だと理解しているつもりですが、身の回りの物理現象でベルヌーイの定理を用いて説明されているものの中に、「これは本当にベルヌーイの定理だけで説明できるのか・・?」と思う様なものがあり、疑問に感じています。 例えばこちらのリンク先の3つの例なのですが・・ http://www.gijyutu.com/kyouzai/kikai/beru1.htm 1つ目の風船の例の解説に「風船の間の空気の流れが周りよりも速くなるため」とありますが、これは周囲の空気との流速の差による現象ではなく、風船の曲面に沿って粘性流体が流れることにより起こる様に感じます・・。 2つめの名詞の例はベルヌーイの定理の説明で合っている様な気もします。(なにか違うような気もします・・) 3つめのスプーンの例はベルヌーイの定理ではなく、水の粘性と表面張力による現象ではないかと感じるのですが、そもそもこの様な水の周囲の空気の流れや、その他よく例に出される電車の周囲の空気の流れ等にベルヌーイの定理を当てはめることは出来るものなのでしょうか・・? 非常に曖昧な疑問で恐縮ですが、いくら考えてもよくわかりません・・。どうぞよろしくお願いします。

  • ベルヌーイの定理について

    生理学の本には、血流をベルヌーイの定理で説明しているところがあり、流体力学を習ったことのない私にはイマイチわかりません。(循環系で立位における心臓の位置と、足部における静脈血の右心房への還流にベルヌーイらしき定理で説明する生理学の箇所があるのですが、) もし、血液が定常流で摩擦などのエネルギーの損失がない場合に、血管が細いところで、流速が早くなり、圧は低下する。一定の血液が流れているから、連続の式(質量の保存の法則)で、流速が早くなるのは理解できるが、圧の変化がわからない。  はじめに位置エネルギーは無視できる条件で以下のことが分らない。 1)流体では、全圧は静圧と動圧があるらしい。動圧は血管壁に加わらないので、血圧に影響は与えないと、理解していいのでしょうか? 2)動圧は血液の流速を変化させる要因なのでしょうか? 3)閉鎖系で流速の断面積が減少することは、全圧は変化しないが、 全圧の中で動圧の比率を高めて、狭い断面積で同じ流量だけが流れるように、液体に勢いをつけているのでしょうか。 4)全圧の中で動圧と静圧の変換が起こるとは、水分子の運動性に方向性が発生することでしょうか?流速方向の水分子の運動と、それに垂直方向の運動との比率が断面積によって変わるのですか? 5)ベルヌーイの定理を、単なるオームの法則といって説明する人がいましたが、それでいいのですか? 6)よくベルヌーイの定理を示す式で、運動エネルギーと同列に圧力だけのPが示されています。昔習ったPV=nRTの記憶から、ベルヌーイの式の中で、エネルギーがPだけ、に大変違和感を感じます。そこはPVでないとまずいのではないでしょうか? さらに位置エネルギーが加わる場合、人が立位の場合に、静脈血が右心房に戻るときに生理の本では、申し訳程度にベルヌーイの定理を多用しています。例えば、足の血液が右心房に戻るときに120cmのρghが加算されるとは、一体何を意味するのでしょうか(足から右心房まで120cmであることはあたりまえですが、、)? もう少し右心房に接近して、距離が40cmになったときに、圧エネルギーと運動エネルギーが増加する可能性をベルヌーイの定理から示唆したいのでしょうか? そのことで血液はより早く、あるいは高い血圧で右心房に戻るということが考えられるのでしょうか? 閉鎖系の血流で血圧の高いとところから血圧の低いところへ血液が移動するのは、当然と同意しますが、血圧が高い所の血流が早いのか、血圧の低いところの血流が早いのか、どちらでしょうか?やはりベルヌーイの定理から血圧の低いところでの速度は速いのでしょうか? 流体に詳しい方のお助けを。

  • 流体力学の問題

    流体力学の問題(下に書いた)がわかりません。。。 断面積がA1からA2に急拡大する管の圧力回復を調べる。 断面積A1の断面に入る流速は一様でU1、また断面上の圧力も一定でP1だとする。急拡大部のごく近傍には、流れが壁に沿わない領域が存在する。流れは減速しながら次第に拡大し、十分下流(断面積がA2)の断面では速度、圧力とも一様となり、それぞれU2、P2となったとする。管側面に発達する境界層の影響は無視できる。 (1)運動量保存則によって、P2-P1を求め、ρ、U1、U2を用いて表せ。 (2)ベルヌーイの定理に従うと仮定したときの下流圧力をP2’とする。P2'-P1をρ、U1、U2を用いて表せ。 (3)Δρ≡P2'-P2をρ、U1、U2を用いて表せ。 答え(1)ρU2(U1-U2) (2)ρ(U1^2-U2^2)/2 (3)ρ(U1-U2)^2/2 です。本当は図があるのですが、御回答よろしくおねがいします。