Wie wirkt sich die Lochgröße auf die Austrittsgeschwindigkeit aus?

Ich nahm Wasserflaschen und bohrte mehrere Löcher in verschiedenen Größen auf den Boden. Während des Experiments stellte ich fest, dass die Wasserflasche mit einem kleineren Loch viel länger zum Auslaufen braucht als die mit größeren Löchern.

Bedeutet dies, dass die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (Wasser) mit abnehmender Lochgröße aufgrund der Viskosität von Wasser abnimmt? Und sollte die Austrittsgeschwindigkeit direkt proportional zur Fläche des Lochs sein?

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Ich habe festgestellt, dass die Wasserflasche mit einem kleineren Loch viel länger zum Auslaufen braucht als die mit größeren Löchern. Bedeutet dies, dass die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit (Wasser) mit abnehmender Lochgröße aufgrund der Viskosität von Wasser abnimmt?

Der größte Effekt ist auf die Größe des Lochs zurückzuführen.

Das Wasser, das in einer Sekunde austritt, ist A × v . Es kann kleine Abweichungen geben v wie du dich veränderst A , aber der größte Effekt eines größeren Lochs ist, dass Sie ein größeres Loch haben : A ist größer!

Sie müssen auch die Oberflächenspannung in die Mischung einbeziehen. Wenn Sie ein wirklich kleines Loch machen, fließt das Wasser möglicherweise überhaupt nicht, da seine Energie ausreichend geringer wäre, als wenn es unmittelbar danach aus der Flasche austritt. Die Wassergeschwindigkeit allein sagt nichts darüber aus, wie viel Wasser aus der Flasche austritt. Sie müssen auch die Breite des Strahls berücksichtigen. Der Hauptfaktor ist auch die Höhe des Wassers in der Flasche. Je mehr Wasser auf das Wasser in der Nähe des Lochs drückt, desto höher ist die Strahlgeschwindigkeit.

... und wenn es wirklich auf die Details ankommt, machen auch die Größe und Form des Lochs einen kleinen Unterschied. Für den Flüssigkeitsfluss durch eine Öffnung erzeugen Sie eine sogenannte Vena Contracta . Da es einige Zeit dauert, bis das Wasser beschleunigt, wenn es aus der Öffnung schießt, erreicht die Flüssigkeit die maximale Geschwindigkeit nicht, bis sie sich leicht von der Öffnung entfernt befindet. Und laut Bernoulli ist dort der Flüssigkeitsdruck minimal. Das führt also zu einer „Einschnürung“ des Fluidstroms, der zur wahren effektiven Austrittsfläche wird; der Bereich, in dem man verwenden sollte Q = v A .
Danke. An die Oberflächenspannung habe ich nicht gedacht. Wie soll ich die Oberflächenspannung bestimmen? Gibt es eine Gleichung?
Nun, um es ganz einfach zu halten, müssen Sie die Adhäsionskräfte von Wasser an der Flasche und an der das Wasserloch umgebenden Luft und die Adhäsion von Wassermolekülen an anderen Wassermolekülen berechnen. Dann könnten Sie verstehen, warum das Wasser so fließt, wie es fließt (z. B. auf der Außenseite der Flasche verschüttet, anstatt auf den Boden zu fallen). Wenn Sie versuchen, auch die Form des Lochs im Auge zu behalten, wird dies zu einem sehr, sehr komplexen Problem. Könnte aber viel leichter verständlich sein, wenn die Parameter ideal und einfach gehalten werden.

Nach dem Gesetz von Torricelli ist die Geschwindigkeit inkompressibler, idealer Flüssigkeiten, die durch ein scharfkantiges Loch in einer Tiefe von H , ist durch die Gleichung gegeben:

v   =   2 G H

Wie Sie sehen können, sollte die Rate für ideale Flüssigkeiten gleich bleiben; Wenn die Flüssigkeiten jedoch komprimierbar sind, eine Oberflächenspannung und eine Viskosität haben, funktionieren die Berechnungen nicht.

Solange die Größe des Lochs im Vergleich zur Wasseroberfläche vernachlässigbar ist, sollte die Gleichung außerdem genau sein.

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