Прямоток в разрезе: Для чего нужен прямоток и как его сделать — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Прямоток на ВАЗ 2110 своими руками

Как сделать двойной выхлоп на ваз 2110.

Глушитель прямоточный, Pryamotok2500-New, 2 500, Прямоточный глушитель.

Прямоток, сделанный собственноручно.

Прямотоки.

Изготовление прямотока из штатного глушителя.

…Ралли- с хромированными насадками 83 мм. для ВАЗ 2110 торговой марки NeX…

Делаем глушитель прямоток на ВАЗ.

Делаем прямоток своими руками.

Изготовление прямотока своими руками.

Глушитель ВАЗ 2110, Мелитополь прямоток (нержавейка) купить в Киеве.

Во время изготовления прямоточного.

Ремонт выхлопной системы ВАЗ 2104.

Как надо колхозить: Варим прямоток на ВАЗ 2110-2112.

Прямоточный резонатор Стингер спорт на 51 трубе в разрезе!

Фото прямоток на ваз.

Универсальный прямоток за час своими руками.

Прямоток «Stinger» + банка Prosport Drag.

прямотоком.

Изготовление прямотока из штатного глушителя.

Прямоток).

Делаем прямоток своими руками.

Изготовление прямотока своими руками.

Поступление прямоточных спортивных глушителей на автомобили ВАЗ от компании. ..

Делаем глушитель прямоток на ВАЗ.

прямоток своими руками на ваз 2107.

Глушитель своими руками!

Делаем глушитель прямоток на ВАЗ.

Прямоток своими руками на ВАЗ.

Изготовление прямотока из штатного глушителя.

Самодельный прямоточный глушитель ВАЗ 2105.

Когда все настройки мотора отрегулированы, приходит время форсирования двиг. ..

Cпортивная выхлопная, прямоточная система.

Прямоточный глушитель с нуля.

Logbook. прямоточный глушитель на ВАЗ 2110 своими руками.

Глушитель на мотоцикл, их виды, прямоточный глушитель своими руками

Глушители для мотоциклов, и какие они бывают
Прямоточный глушитель своими руками
Зачем нужен мотоциклистам прямоток на мотоцикл

Виды глушителей

Глушитель на мотоцикл — приспособление, которое ослабляет силу звука двигателя.Глушители необходимы не столько для уменьшения шума, сколько для изменения тембра. А на психику и ухо человека высокочастотные звуки действуют неприятнее низких тонов.

Рев спортивных мотоциклов многие связывают с глушителем. И считают, что начинка глушителя может понизить мощность машины. Но это не так. При замене или переделывании глушителя теряется лишь незначительное количество лошадиных сил.

Существует глушитель впуска и выпуска шума. И научные исследования доказали, что если правильно подобрать основные элементы, можно улучшить наполнение цилиндра. Подобные глушители называют резонансными.

Подавлением шума занимается часть глушителя, находящаяся за первой перегородкой, и состоит она из акустического фильтра. Эти фильтры на спортивных мотоциклах выполнены проще, так как в спортивной мототехнике допускается уровень шума более высокий.

Решая переделать глушитель, нужно помнить следующее. Иногда при улучшении одной детали приходится жертвовать качеством другой. Ни у кого еще не получалось создать универсальный мотоцикл.

Производители рекомендуют использовать заводские глушители для мотоцикла. Полость глушителя покрывается нагаром, который может закрыть каналы акустического фильтра. Поэтому полость устройства нужно регулярно очищать. Образовавшийся нагар препятствует выходу отработавших газов, и снижается мощность двигателя. После каждых пяти-десяти тысяч километров глушители нужно очищать.

Оригинальные глушители достаточно тихие и хорошие. Недостатком их можно считать их тяжелый вес и размеры. Недостатком многие считают и их высокую цену. Глушители производятся многими фирмами, и можно при желании воспользоваться неродным глушителем. Чаще всего это открытые глушители. В них выхлопные газы выходят из двигателя без каких-либо препятствий. Но они создают много шума.

Любителям громкого рева мотоциклов можно приобрести самый дешевый глушитель, который и не глушит ничего. Но если рев мотоцикла вас не устраивает, тогда покупать придется дорогой вариант.

Такие глушители отличаются дизайном и материалом изготовления. Их четыре вида:

Титановый. Он считается самым лучшим. Он легкий, красиво выглядит, и не очень горячий.
Алюминиевый.
Достаточно легкий. Выглядит похуже титанового, но есть недостаток. Можно сильно обжечься.
Карбоновый. Красиво выглядит, легкий и холодный. Но существенный недостаток его в том, что даже при вибрациях он может рассыпаться.
Нержавейка. Крепкий и тяжелый, но очень горячий.

Каждый вид глушителя имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому выбирать нужно самим.

Прямоточный глушитель своими руками

Купить прямоточный глушитель можно в любых специализированных магазинах. Обычно ими интересуются молодые мотоциклисты, которые мечтают о высоких скоростях. Но настоящие байкеры не подкупаются наклейками известных брендов. Они все необходимое делают своими руками.

Если появилось желание войти в мир для настоящих мужчин, нужно изготовить прямоточный глушитель своими руками. При езде с нормальной скоростью его шум не будет отличаться от других мотоциклов. Но с повышением скорости проявляется характерный рокот мотора.

Что для этого нужно сделать?

Берется отрезок трубы, который имеет в диаметре 60 мм, и разрезается пополам. Вначале обрабатывается одна часть и посередине приваривается фланец. Наружная часть не меняется. Это входной патрубок. В половине трубы, которая расположится в глушителе, нужно просверлить с помощью электродрели большое количество отверстий. Использовать нужно сверло 5-6 мм. Фланец с наконечником на десять миллиметров утопить в трубе диаметром 100 мм и вварить его.
Готовим второй патрубок. Ко второму отрезку трубы приварить фланец. Он должен быть от края на расстоянии 80 мм. Эта часть трубы вставится в глушитель.
В трубу диаметром 100 мм аккуратно разложить минераловатный утеплитель. Это для борьбы с шумопонижением. Для этого свернуть вату по диаметру трубы и пропихивать ее до противоположной стороны.

Сверните сетку и опустите ее внутрь утеплителя, который был вставлен в трубу. Сетка должна надеться на патрубок с отверстиями.
Теперь в трубу нужно вставить внутрь коротким концом фланец с патрубком, который подготовили заранее. Его нужно утопить в глубину на 10 мм и приварить.
Со старого глушителя можно срезать элементы крепления и перенести на прямоточный глушитель, приварив их.

Зачем нужен мотоциклистам прямоток на мотоцикл

Система выпуска выхлопных газов предназначена для выполнения нескольких задач. Отводятся выхлопные газы. Выпуск выхлопных газов лучше наполняет цилиндры двигателя. И тушит шумы. Отработанная смесь вылетает из цилиндров с очень высокой скоростью и поэтому создается громкий шум. Именно глушитель уменьшает шумы выхлопных газов за счет устроенных в нем препятствий.

Прямоточный глушитель просто не имеет перегородок, которые уменьшают шум. В этом случае выхлопные газы выходят без препятствий, и повышается мощность двигателя. Поэтому шум на таких мотоциклах подобен реву.

Прямоточный глушитель или прямоток на мотоцикл издает своеобразный рев двигателя и не многими людьми принимается. Считается, что мотоциклы с таким глушителем мешают людям и загрязняют атмосферу.

Мотоциклисты, пропагандирующие спокойную езду по городу, не принимают прямоточные глушители. Но опытные байкеры уверены, что прямоток – это не только пассивная безопасность, но даже активная, на дорогах. Чем? Тем, что можно обозначить свое местонахождение в потоке машин.

Иногда трудно даже сигналом или фарами показать некоторым водителям, что ты находишься рядом. И только рев глушителя помогает это сделать. И случается, что звук глушителя останавливает водителя от беспечного маневра, который мог бы повлечь за собой аварию.

Расход и его связь со скоростью

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Рассчитать расход.
Определить единицы объема.
Опишите несжимаемые жидкости.
Объясните следствия уравнения неразрывности.

Скорость потока Q определяется как объем жидкости, проходящей через какое-либо место через область в течение периода времени, как показано на рисунке 1. Символами это может быть записано как 9.0005

[латекс]Q=\frac{V}{t}\\[/латекс],

, где V — объем, а t — прошедшее время. Единицей СИ для расхода является м ³ /с, но широко используется ряд других единиц для Q . Например, сердце покоящегося взрослого человека перекачивает кровь со скоростью 5,00 литров в минуту (л/мин). Обратите внимание, что литров (л) составляет 1/1000 кубического метра или 1000 кубических сантиметров (10 ^-3 м ³ или 10 ³ см ³ ). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рис. 1. Расход – это объем жидкости в единицу времени, протекающий через точку через площадь A . Здесь заштрихованный цилиндр жидкости течет мимо точки P по однородной трубе за время t . Объем цилиндра равен Ad , а средняя скорость равна [латекс]\overline{v}=d/t\\[/latex], так что скорость потока равна [латекс]Q=\text{Ad}/t =A\overline{v}\\[/латекс] .

Пример 1. Расчет объема по скорости кровотока: сердце перекачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубометров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, при условии, что средняя скорость кровотока составляет 5,00 л/мин. ?

Стратегия

Время и расход Q даны, поэтому объем V можно рассчитать из определения расхода.

Решение

Решение 9{3}\end{массив}\\[/латекс].

Обсуждение

Это количество составляет около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 50-метровом плавательном бассейне с 6 дорожками.

Расход и скорость являются связанными, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы прояснить различие, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше расход реки. Но скорость течения также зависит от размера реки. Быстрый горный поток несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом Q и скорость [латекс]\bar{v}\\[/латекс] равна

[латекс]Q=A\overline{v}\\[/латекс],

, где A — площадь поперечного сечения, а [латекс]\bar{v}\\[/латекс] — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна как величине средней скорости (далее называемой скоростью), так и размеру реки, трубы или другого водовода. Чем больше трубопровод, тем больше его площадь поперечного сечения. На рисунке 1 показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

V = Ad,

который проходит через точку P за время t . Разделив обе части этого соотношения на t , мы получим

[латекс]\frac{V}{t}=\frac{Ad}{t}\\[/latex].

Заметим, что Q = V / t и средняя скорость [латекс]\overline{v}=d/t\\[/латекс]. Таким образом, уравнение принимает вид [латекс]Q=A\overline{v}\\[/латекс]. На рисунке 2 показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, через любую точку трубки за заданное время должно пройти одинаковое количество жидкости, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для пунктов 1 и 2,

[латекс]\begin{cases}Q_{1} &=& Q_{2}\\ A_{1}v_{1} &=&A_{2}v_{2} \end{cases}\\[/ латекс]

Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости. Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью — в этом назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется и, возможно, снова набирает скорость, когда выходит из другого конца водоема. Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда площадь поперечного сечения увеличивается.

Рис. 2. Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Чтобы один и тот же объем прошел точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс точно обратим. Если жидкость течет в противоположном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубы. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости нарисованы не в масштабе.)

Поскольку жидкости практически несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей. Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример 2. Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается при сужении трубы

Насадка радиусом 0,250 см присоединена к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0,500 л/с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в насадке.

Стратегия

Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости. Мы будем использовать нижний индекс 1 для шланга и 2 для сопла. 9{2}}=1,96\text{ м/с}\\[/латекс].

Решение для (b)

Мы могли бы повторить этот расчет, чтобы найти скорость в сопле [латекс]\bar{v}_{2}\\[/латекс], но мы будем использовать уравнение неразрывности дать несколько иное представление. Используя уравнение, которое устанавливает

[латекс]{A}_{1}{\overline{v}}_{1}={A}_{2}{\overline{v}}_{2}\\[ /латекс],

решение для [латекс]{\overline{v}}_{2}\\[/латекс] и подстановка πr ² площади поперечного сечения дает 9{2}}1,96\text{ м/с}=25,5 \text{ м/с}\\[/латекс].

Обсуждение

Скорость 1,96 м/с подходит для воды, вытекающей из шланга без насадки. Форсунка создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток в более узкую трубку.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что приводит к большим эффектам при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на довольно большом расстоянии, например, сжав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно. Во многих ситуациях, в том числе и в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление течения. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но это сумма расходов в каждой из ветвей на любом участке обслуживаемой трубы. Уравнение непрерывности в более общем виде принимает вид

[латекс]{n}_{1}{A}_{1}{\overline{v}}_{1}={n}_{2}{A }_{2}{\overline{v}}_{2}\\[/latex],

, где n ₁ и n ₂ — количество ответвлений в каждом из участков вдоль трубка.

Пример 3. Расчет скорости кровотока и диаметра сосуда: разветвление в сердечно-сосудистой системе

Аорта является основным кровеносным сосудом, по которому кровь покидает сердце, чтобы циркулировать по всему телу. а) Рассчитайте среднюю скорость движения крови в аорте при скорости потока 5,0 л/мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. При скорости кровотока в аорте 5,0 л/мин скорость крови в капиллярах составляет около 0,33 мм/с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет 8,0 мкм м, рассчитайте количество капилляров в системе кровообращения. 9{2}}=0,27\text{ м/с}\\[/латекс].

Решение для (b)

Использование [латекса]{n}_{1}{A}_{1}{\overline{v}}_{1}={n}_{2}{A }_{2}{\overline{v}}_{1}\\[/latex], присвоив индекс 1 аорте и 2 капиллярам, и найдя n ₂ (количество капилляров ) дает [латекс]{n}_{2}=\frac{{n}_{1}{A}_{1}{\overline{v}}_{1}}{{A}_{2} {\overline{v}}_{2}}\\[/латекс]. Преобразование всех величин в единицы метров и секунд и подстановка в приведенное выше уравнение дает 9{9}\text{капилляры}\\[/латекс].

Обсуждение

Обратите внимание, что скорость кровотока в капиллярах значительно снижена по сравнению со скоростью в аорте из-за значительного увеличения общей площади поперечного сечения капилляров. Эта низкая скорость должна дать достаточно времени для эффективного обмена, хотя не менее важно, чтобы поток не становился стационарным, чтобы избежать возможности свертывания крови. Кажется ли разумным такое большое количество капилляров в организме? В активной мышце находится около 200 капилляров на мм 9 .0035 3 , или около 200×10 ⁶ на 1 кг мышц. Для 20 кг мышц это составляет примерно 4 × 10 ⁹ капилляров.

Резюме раздела

Скорость потока Q определяется как объем V , протекающий через момент времени t , или [latex]Q=\frac{V}{t}\\[/latex ] где V — объем, а t — время.
Единица объема в системе СИ: м ³ .
Другой распространенной единицей измерения является литр (л), который равен 10 ^-3 м ³ .
Расход и скорость связаны соотношением [латекс]Q=A\overline{v}\\[/latex], где A – площадь поперечного сечения потока, а [латекс]\overline{v}\\[ /латекс] — его средняя скорость.
Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть

[латекс]\begin{cases}Q_{1} &=& Q_{2}\\ A_{1}v_{1} &=&A_{2}v_{2}\\ n_{1}A_{1 }\bar{v}_{1} &=& n_{2}A_{2}\bar{v}_{2}\end{case}\\[/latex].

Концептуальные вопросы

1. В чем разница между расходом и скоростью жидкости? Как они связаны?

2. На многих рисунках в тексте показаны линии тока. Объясните, почему скорость жидкости наибольшая там, где линии тока расположены ближе всего друг к другу. (Подсказка: рассмотрите взаимосвязь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которое она течет. )

3. Назовите несжимаемые и несжимаемые вещества.

Задачи и упражнения

1. Каков средний расход бензина в см ³ /с в двигатель автомобиля, движущегося со скоростью 100 км/ч, если он составляет в среднем 10,0 км/л?

2. Сердце взрослого человека в состоянии покоя перекачивает кровь со скоростью 5,00 л/мин. (a) Преобразуйте это в см ³/с. б) Чему равна эта скорость в м ³/с?

3. Кровь перекачивается из сердца со скоростью 5,0 л/мин в аорту (радиусом 1,0 см). Определить скорость движения крови по аорте.

4. Кровь течет по артерии радиусом 2 мм со скоростью 40 см/с. Определить скорость кровотока и объем, проходящий через артерию за 30 с.

5. Водопад Хука на реке Вайкато — одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии (см. рис. 3). Средний расход реки составляет около 300 000 л/с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и достигает в среднем 20 м глубины. а) Какова средняя скорость течения реки в ущелье? б) Какова средняя скорость воды в реке ниже по течению от водопада, когда она расширяется до 60 м, а ее глубина увеличивается в среднем до 40 м?

Рис. 3. Водопад Хука в Таупо, Новая Зеландия, демонстрирует скорость потока. (кредит: RaviGogna, Flickr)

6. Основная артерия с площадью поперечного сечения 1,00 см ² разветвляется на 18 более мелких артерий, каждая со средней площадью поперечного сечения 0,400 см ² . Во сколько раз уменьшается средняя скорость крови при переходе в эти ветви?

7. (a) Когда кровь проходит через капиллярное русло в органе, капилляры соединяются, образуя венулы (мелкие вены). При увеличении скорости крови в 4,00 раза и общей площади поперечного сечения венул 10,0 см ² , какова общая площадь поперечного сечения капилляров, питающих эти венулы? б) Сколько капилляров задействовано, если их средний диаметр составляет 10,0 мкм м?

8. Система кровообращения человека имеет примерно 1 × 10 ⁹ капиллярных сосудов. Каждый сосуд имеет диаметр около 8 мкм м. Предполагая, что сердечный выброс составляет 5 л/мин, определите среднюю скорость кровотока через каждый капиллярный сосуд.

9. (a) Оцените время, необходимое для наполнения частного бассейна вместимостью 80 000 л из садового шланга с расходом 60 л/мин. б) Сколько времени потребовалось бы для заполнения, если бы вы могли отвести реку среднего размера, текущую на высоте 5000 м 9 ?0035 3 /с, туда?

10. Скорость кровотока через капилляр радиусом 2,00×10 ^-6 -3,80×10 ⁹ . а) Какова скорость кровотока? (Эта небольшая скорость дает время для диффузии материалов в кровь и из крови.) (b) Если предположить, что вся кровь в организме проходит через капилляры, сколько их должно быть, чтобы обеспечить общий поток 90,0 см ³ / с? (Полученное большое число является завышенным, но все же разумным.)

11. (a) Какова скорость жидкости в пожарном шланге диаметром 9,00 см, по которому течет 80,0 л воды в секунду? б) Какова скорость потока в кубических метрах в секунду? (c) Были бы ваши ответы другими, если бы соленая вода заменила пресную воду в пожарном шланге?

12. Диаметр главного воздухозаборника калорифера нагнетательного газового 0,300 м. Какова средняя скорость воздуха в воздуховоде, если каждые 15 мин по нему проходит объем, равный внутреннему объему дома? Внутренний объем дома эквивалентен прямоугольному массиву шириной 13,0 м, длиной 20,0 м и высотой 2,75 м.

13. Вода движется со скоростью 2,00 м/с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какова скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в насадке этого шланга составляет 15,0 м/с. Какой внутренний диаметр сопла?

14. Докажите, что скорость движения несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубе Вентури, увеличивается в кратном размере, равном квадрату множителя, в который уменьшается диаметр. (Обратное верно для вытекания из сужения в область большего диаметра.)

15. Вода течет прямо из крана диаметром 1,80 см со скоростью 0,500 м/с. (Из-за конструкции крана скорость потока не меняется.) а) Какова скорость потока в см ³/с? б) Каков диаметр ручья на 0,200 м ниже крана? Эффектами поверхностного натяжения пренебречь.

16. Необоснованные результаты Горный ручей имеет ширину 10,0 м и среднюю глубину 2,00 м. В весенний период сток в ручье достигает 100 000 м ³ /с. а) Какова средняя скорость потока при этих условиях? б) Что неразумного в этой скорости? (c) Что является неразумным или непоследовательным в предпосылках?

Глоссарий

расход:: , сокращенно Q , это объем V , который проходит через определенную точку за время t , или Q = V/t

литр:: единица объема, равная 10 ⁻³ м ³

Избранные решения задач и упражнений

1. 2,78 см ³ /с

3. 27 см/с

5. (а) 0,75 м/с (б) 0,13 м/с 90 005

7. ( а) 40,0 см ² (б) 5,09×10 ⁷

9. (а) 22 ч (б) 0,016 с

11. (а) 12,6 м/с (б) 0,08 00 м ³ / s (c) Нет, не зависит от плотности.

13. (a) 0,402 л/с (b) 0,584 см

15. (a) 128 см ³ /с (b) 0,890 см

12.1: Расход и его связь со скоростью

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 1571

OpenStax
OpenStax

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Рассчитать скорость потока.
Определить единицы объема.
Опишите несжимаемые жидкости.
Объясните следствия уравнения неразрывности.

Скорость потока \(Q\) определяется как объем жидкости, проходящей через некоторое место через область в течение определенного периода времени, как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\). В символах это можно записать как 93 \, см\)). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Расход – это объем жидкости в единицу времени, протекающий через точку через площадь \(A\). re заштрихованный цилиндр жидкости течет мимо точки \(P\) по однородной трубе за время \(t\). Объем цилиндра равен \(Ad\), а средняя скорость равна \(\overline{v} = d/t\), так что скорость потока равна \(Q = Ad/t = A\overline{v}\ ).

Пример \(\PageIndex{1}\): расчет объема по скорости кровотока: сердце перекачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубометров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если предположить, что средняя скорость кровотока составляет 5,00 л/мин?

Стратегия

Время и расход \(Q\) заданы, поэтому объем \(V\) можно рассчитать из определения расхода.

Решение

Решение \(Q = V/t\) для объема дает

\[V = Qt. \nonumber \]

Подстановка известных значений дает

\[\begin{align*}V &= \left(\dfrac{5. 3 \end{align*}\]

Обсуждение

Расход и скорость являются связанными, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы прояснить различие, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше расход реки. Но скорость течения также зависит от размера реки. Быстрый горный поток несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между расходом \(Q\) и скоростью \(\overline{v}\) составляет

\[Q = A \overline{v},\]

, где \(A\) — площадь поперечного сечения, а \( \overline{v}\) — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна как величине средней скорости (далее называемой скоростью), так и размеру реки, трубы или другого водовода. Чем больше трубопровод, тем больше его площадь поперечного сечения. На рисунке \(\PageIndex{1}\) показано, как получается это отношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

\[V = Ad,\]

, который проходит через точку \(P\) за время \(t\). Разделив обе части этого соотношения на \(t\), мы получим

\[\dfrac{V}{t} = \dfrac{Ad}{t}.\]

Заметим, что \(Q = V\t\), а средняя скорость равна \(\overline{v} = d/t\). Таким образом, уравнение принимает вид \(Q = A\overline{v}\).

На рисунке \(\PageIndex{2}\) показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, через любую точку трубки за заданное время должно пройти одинаковое количество жидкости, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы. В частности, для пунктов 1 и 2,

\[Q_1 = Q_2\]

\[A_1\overline{v}_1 = A_2\overline{v}_2\]

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Когда трубка сужается, тот же объем занимает большую длину. Чтобы один и тот же объем прошел точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс точно обратим. Если жидкость течет в противоположном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубы.

(Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости нарисованы не в масштабе.)

Пример \(\PageIndex{2}\): Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается при сужении трубы

Насадка с радиусом 0,250 см прикреплена к садовому шлангу с радиусом 0,900 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0,500 л/с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в насадке.

Стратегия

Мы можем использовать соотношение между расходом и скоростью, чтобы найти обе скорости. Мы будем использовать нижний индекс 1 для шланга и 2 для сопла. 92} 1,96 \, м/с = 25,5 \, м/с. \номер \]

Обсуждение

Скорость 1,96 м/с соответствует скорости воды, вытекающей из шланга без насадки. Форсунка создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток в более узкую трубку.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что приводит к большим эффектам при изменении радиуса. Мы можем задуть свечу на довольно большом расстоянии, например, сжав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.

Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации сохраняется непрерывность потока, но сохраняется сумма расходов в каждой из ветвей на любом участке вдоль трубы. Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

\[n_1A_1\overline{v}_1 = n_2A_2\overline{v}_2,\]

, где \(n_1\) и \(n_2\) — количество ответвлений на каждом из участков вдоль трубы.

Пример \(\PageIndex{3}\): расчет скорости кровотока и диаметра сосуда: разветвления в сердечно-сосудистой системе

Аорта является основным кровеносным сосудом, по которому кровь покидает сердце, чтобы циркулировать по всему телу. а) Рассчитайте среднюю скорость движения крови в аорте при скорости потока 5,0 л/мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. При скорости кровотока в аорте 5,0 л/мин скорость крови в капиллярах составляет около 0,33 мм/с. Учитывая, что средний диаметр капилляра равен \(8,0 \, \мкм\), рассчитайте количество капилляров в системе кровообращения. 92} \\[5pt] &= 0,27 \, м/с. \end{align*}\]

Решение для (b)

Используя \(n_1A_1\overline{v}_1 = n_2A_2\overline{v}_1\), присваивая индекс 1 аорте и 2 капилляры, и решение для \(n_2\) (количество капилляров) дает \(n_2 = \frac{n_1A_1\overline{v}_1}{A-2\overline{v}_2}.\) Преобразование всех величин в единицах метров и секунд и подстановка в приведенное выше уравнение дает

\[\begin{align*} n_2 &= \dfrac{(1)(\pi)(10 \times 10^{-3} m)^2 (0,27 \, м/с)}{(\pi)(4,0 \times 10^{-6} м)(0,33 \times 10^{-3} м/с)} \\[5pt] &= 5,0 \ раз 10^9\, капилляры. 93\)

Расход и скорость связаны соотношением \(Q = A\overline{v}\), где \(A\) — площадь поперечного сечения потока, а \(v\) — его средняя скорость.

Для несжимаемых жидкостей скорость потока в различных точках постоянна. То есть

\[Q_1 = Q_2\]

\[A_1\overline{v}_1 = A_2\overline{v}_2\]

\[n_1A_1\overline{v}_1 = n_2A_2\overline{v}_2\ ]

Глоссарий

расход: сокращенно Q , это объем V , протекающий через определенную точку за время t , или Q = V/t

литр: единица объема, равная 10 ⁻³ м ³

Эта страница под названием 12.1: Скорость потока и ее связь со скоростью распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или страница
Автор
ОпенСтакс
Лицензия
СС BY
Версия лицензии
4,0
Программа OER или Publisher
ОпенСтакс
Показать оглавление
нет
Теги
1. поток
2. расход
3. литр
4. источник@https://openstax.