Главная›Физика›Механика жидкостей и газов

Физика · Пробное ЕНТ

Механика жидкостей и газов: тест ЕНТ

Проверьте знания по теме «Механика жидкостей и газов» в формате тематической подготовки к ЕНТ. В тесте 20 вопросов: выберите один ответ и сразу получите объяснение.

20 вопросов4 варианта ответаПроверка сразуОбъясненияБез регистрации

Вопрос 1 из 20Правильных ответов: 0

✓

Тест завершён

Ваш результат по теме «Механика жидкостей и газов»

0 / 20

Другие тесты по физике

Подготовка к ЕНТ: Механика жидкостей и газов

Тематический тест помогает проверить не весь курс, а конкретный раздел «Механика жидкостей и газов». Такой формат удобен для повторения после урока, самостоятельной подготовки и поиска слабых мест.

Как работать с результатом

Не ограничивайтесь итоговым числом правильных ответов. Обратите внимание, какие понятия были перепутаны и почему выбранный вариант показался верным. После объяснения попробуйте своими словами сформулировать правило или физический закон или условие применения формулы.

Повторное прохождение имеет смысл после короткого повторения темы. Цель — понимать связь между физическими величинами, законами и условиями задачи, а не запоминать расположение ответов.

Механика жидкостей и газов

Разделяйте состояние покоя жидкости и её движение

Для покоящейся среды основными инструментами являются давление, закон Паскаля и сила Архимеда. Для течения необходимо дополнительно учитывать расход, изменение скорости, уравнение Бернулли, вязкость и условия применимости выбранной модели.

01 Определите режим Покой жидкости, установившееся течение или движение тела в вязкой среде

02 Проверьте давление Абсолютное, избыточное или разность давлений

03 Составьте баланс Сил, расходов жидкости или энергии вдоль потока

04 Проверьте модель Несжимаемость, идеальность, установившееся течение и влияние вязкости

Давление и гидростатика

Давление показывает силу, приходящуюся на единицу площади. В покоящейся жидкости давление увеличивается с глубиной.

p = \frac{F}{S}

p = p_{0} + ρ g h

Δ p = ρ g Δ h

Если требуется только гидростатическое, или избыточное, давление, атмосферное давление не прибавляют. Для абсолютного давления его необходимо учитывать.

Закон Паскаля и гидравлические машины

Изменение давления, создаваемое в замкнутой жидкости, передаётся по всему объёму. В идеальной гидравлической системе выигрыш в силе сопровождается проигрышем в перемещении.

\frac{F_{1}}{S_{1}} = \frac{F_{2}}{S_{2}}

S_{1} h_{1} = S_{2} h_{2}

Если поршни расположены на разных высотах, к закону Паскаля необходимо добавить гидростатическую разность давлений.

Сила Архимеда и плавание тел

Выталкивающая сила равна весу вытесненной среды. Для плавающего тела в равновесии она уравновешивает полный вес тела и находящейся на нём нагрузки.

F_{A} = ρ_{ж} g V_{погр}

\frac{V_{погр}}{V} = \frac{ρ_{тела}}{ρ_{ж}}

В формулу силы Архимеда входит именно объём погружённой части тела, а не обязательно весь объём тела.

Уравнение неразрывности

При установившемся течении несжимаемой жидкости один и тот же объём проходит через разные поперечные сечения трубы за одинаковое время.

Q = S v

S_{1} v_{1} = S_{2} v_{2}

При уменьшении диаметра трубы в два раза площадь уменьшается в четыре раза, поэтому для несжимаемой жидкости скорость возрастает в четыре раза.

Уравнение Бернулли

Для установившегося течения идеальной несжимаемой жидкости вдоль линии тока сумма статической, кинетической и потенциальной составляющих остаётся постоянной.

p + \frac{ρ v^{2}}{2} + ρ g h = const

Вывод «чем больше скорость, тем меньше давление» непосредственно применим только при корректном сравнении точек одного потока и учёте разности высот.

Формула Торричелли

Для небольшого отверстия в большом открытом сосуде при пренебрежимо малой скорости поверхности жидкости и отсутствии потерь скорость истечения определяется глубиной отверстия.

v = \sqrt{2 g h}

V = S v t

Вязкость и сила Стокса

Вязкость характеризует внутреннее трение в жидкости или газе. Для медленного движения небольшой сферы в вязкой жидкости при выполнении условий закона Стокса сила сопротивления пропорциональна скорости.

F_{Ст} = 6 π η r v

v_{уст} = \frac{2 r^{2} (ρ_{т} - ρ_{ж}) g}{9 η}

Формула Стокса не является универсальной формулой сопротивления: она применяется для сферы при малых скоростях в соответствующем режиме обтекания.

Ламинарное и турбулентное течение

Ламинарное течение Слои среды движутся упорядоченно, без интенсивного поперечного перемешивания.

Турбулентное течение Возникают вихри и интенсивное перемешивание, а мгновенные характеристики потока могут пульсировать.

Переход режима Зависит от скорости, размеров системы, плотности и вязкости среды, поэтому одной только скорости недостаточно для полного описания.

Подъёмная сила

Разность давлений может создавать результирующую силу

В упрощённых задачах на крыло скорости потоков над и под поверхностью связывают с давлениями при помощи уравнения Бернулли. После нахождения разности давлений её умножают на эффективную площадь.

Δ p = \frac{ρ (v_{верх}^{2} - v_{низ}^{2})}{2}

F_{под} = Δ p S

Алгоритм

Как разбирать расчётную задачу

Определите физическую модель

Отделите гидростатику от течения и отдельно проверьте, требуется ли учитывать вязкость.

Выберите уровень отсчёта давления

Не смешивайте абсолютное давление, атмосферное давление и избыточное давление.

Запишите основной баланс

Для тела — баланс сил, для трубы — неразрывность и Бернулли, для гидравлики — давление и сохранение объёма.

Проверьте условия применимости

Особенно строго проверяйте несжимаемость, установившийся режим, отсутствие потерь и применимость формулы Стокса.

Частые ошибки

Что особенно важно не перепутать

Глубина и давление

Гидростатическая добавка определяется вертикальной глубиной, а не длиной наклонной стенки или траектории.

Полный и погружённый объём

В силе Архимеда используется объём вытесненной среды, который у плавающего тела меньше полного объёма.

Диаметр и площадь

Площадь круглого сечения зависит от квадрата диаметра, поэтому изменение диаметра нельзя напрямую приравнивать изменению скорости.

Бернулли без высоты

При разных высотах нельзя сравнивать только давление и скорость: необходимо учитывать потенциальную составляющую.

Гидравлический пресс

Выигрыш в силе не означает выигрыш в работе: большой поршень перемещается на меньшее расстояние.

Формула Стокса

Её нельзя автоматически применять при больших скоростях или турбулентном обтекании тела.