तरल पदार्थों की यांत्रिक गुण

तरल पदार्थ यांत्रिकी - एक विस्तृत नोट्स#

घनत्व:#

• NCERT संदर्भ: कक्षा 11, अध्याय 11: पदार्थों की गुण

परिभाषा: घनत्व एक पदार्थ के अपने कणों के एक दूसरे के साथ कितने घनीभूत हैं का माप है। यह एक इकाई आयतन के भार के रूप में परिभाषित है। इकाइयाँ: (kg/m^3) परिवर्तन: घनत्व तापमान और दबाव के साथ परिवर्तित होता है। आमतौर पर, घनत्व तापमान कम होने पर बढ़ता है और दबाव बढ़ने पर बढ़ता है। अनुप्रयोग:

• अर्किमिडीज का सिद्धांत: एक तरल पदार्थ में डुबकी लगाए गए वस्तु पर उत्थान शक्ति उस वस्तु द्वारा थ्रोए किए गए तरल पदार्थ के भार के बराबर होती है। यह सिद्धांत जहाजों को पानी पर तैरने में मदद करता है।
• तरल पदार्थों का संतुलन: जब एक तरल पदार्थ में डुबकी लगाए गए वस्तु पर कुल बल शून्य होता है, तो वस्तु को संतुलित माना जाता है।

विस्कॉसिटी:#

• NCERT संदर्भ: कक्षा 11, अध्याय 11: पदार्थों की गुण

परिभाषा: विस्कॉसिटी तरल पदार्थ के प्रवाह के प्रति प्रतिरोध को संदर्भित करता है। यह तरल पदार्थ के आंतरिक घर्षण का माप है। इकाइयाँ: (Pa \cdot s) (पैस्कल-सेकंड) या (N \cdot s/m^2) न्यूटन का विस्कॉसिटी का नियम: दो समानांतर तरल पदार्थ के परतों के बीच कार्य करने वाली विस्कॉस शक्ति उन परतों के बीच संपर्क के क्षेत्रफल, उनके बीच वेग अवधि और तरल पदार्थ के विस्कॉसिटी गुणांक के बराबर होती है। अनुप्रयोग:

• पूइज़ल का नियम कपाली ट्यूब के माध्यम से तरल पदार्थ के प्रवाह की दर का वर्णन करता है लैमिनर स्थिति में।
• स्टोक्स का नियम विस्कॉस तरल पदार्थ में गिरते गोलाकार वस्तु के गति को स्पष्ट करता है।

पृष्ठीय तनाव:#

• NCERT संदर्भ: कक्षा 11, अध्याय 11: पदार्थों की गुण

परिभाषा: पृष्ठीय तनाव एक तरल पदार्थ की पृष्ठ की गुण है जिसके कारण यह एक तनावित लवायु परत की तरह व्यवहार करती है। यह तरल पदार्थ के पृष्ठ क्षेत्रफल को बढ़ाने के लिए आवश्यक बल है। इकाइयाँ: (N/m) (न्यूटन प्रति मीटर) या (J/m^2) (जूल प्रति वर्ग मीटर) पृष्ठीय तनाव को प्रभावित करने वाले कारक: तापमान और प्रदूषण तरल पदार्थ के पृष्ठीय तनाव को प्रभावित करते हैं। अनुप्रयोग: कैपिलरी कार्य: पृष्ठीय तनाव के कारण तरल पदार्थ शीघ्र ट्यूबों में ऊपर या नीचे उठता है, जो पौधों के पानी के प्रवाह के लिए महत्वपूर्ण है।

• बूँदों और फूंके का निर्माण।

तरल पदार्थ गतिशीलता:#

• NCERT संदर्भ: कक्षा 12, अध्याय 13: पदार्थों की गुण

स्ट्रीमलाइन्स और स्ट्रीमट्यूब्स: स्ट्रीमलाइन्स कई काल्पनिक रेखाएँ हैं जो किसी दृष्टांत के समय तरल पदार्थ के प्रवाह की दिशा दिखाती हैं, जबकि स्ट्रीमट्यूब्स स्ट्रीमलाइन्स के बैंड हैं। सत्रास की समीकरण: यह कहता है कि एक पाइप के एक सेक्शन में प्रति एक इकाई समय में प्रवेश करने वाले तरल पदार्थ का भार उस सेक्शन से प्रति एक इकाई समय में बाहर निकलने वाले तरल पदार्थ के भार के बराबर है। बर्नौली का समीकरण: यह समीकरण तरल पदार्थ प्रवाह में ऊर्जा संरक्षण का वर्णन करता है और तरल पदार्थ के भीतर दबाव, वेग और ऊंचाई को जोड़ता है।

• इसके अनुप्रयोग हैं जैसे जल दबाव प्रणाली जैसे बांध, पानी की आपूर्ति प्रणाली और कार ब्रेक। वेंटुरीमीटर और पिटोट ट्यूब: बर्नौली के सिद्धांत के आधार पर तरल पदार्थ प्रवाह की गति को मापने के उपकरण।

तरल पदार्थ प्रवाह:#

• NCERT संदर्भ: कक्षा 12, अध्याय 13: पदार्थों की गुण

लैमिनर और टर्बुलेंट प्रवाह: लैमिनर प्रवाह तब होता है जब तरल पदार्थ की परतें किसी भी विकृति के बिना चिकनी रूप से प्रवाहित होती हैं, जबकि टर्बुलेंट प्रवाह अव्यवस्थित है और चक्कर और धुंधलापन से वर्णित है। रेनोल्ड्स नंबर: यह एक बिनुमान राशि है जो पाइप में प्रवाह के प्रकार को निर्धारित करती है। लैमिनर प्रवाह के समीकरण: हेगन-पूइज़ल का समीकरण लैमिनर प्रवाह के लिए एक ध्रुवीय पाइप में दबाव ड्रॉप, प्रवाह दर, तरल पदार्थ विस्कॉसिटी और पाइप के त्रिज्या के बीच संबंध देता है। टर्बुलेंट प्रवाह के समीकरण: डार्सी-वाइसबैक का समीकरण टर्बुलेंट प्रवाह के लिए घर्षण नुकसान के कारण पाइप में दबाव ड्रॉप व्यक्त करता है।

तरल पदार्थ स्थिरीकरण:#

• NCERT संदर्भ: कक्षा 11, अध्याय 11: पदार्थों की गुण

पास्कल का नियम: एक बंद तरल पदार्थ में लागू किया गया दबाव तरल पदार्थ के हर बिंदु तक समान रूप से प्रसारित होता है। हाइड्रोलिक मशीनें, जैसे हाइड्रोलिक प्रेस, इस सिद्धांत का उपयोग करती हैं। हाइड्रोस्टैटिक दबाव: ग्रहण के कारण एक तरल पदार्थ द्वारा ठीक रहने पर कार्य किया गया दबाव। यह गहराई के साथ बढ़ता है। उत्थान और तरल पदार्थों का संतुलन: उत्थान बल एक तरल पदार्थ में डुबकी लगाए गए वस्तु के भार के विपरीत कार्य करता है। जब वस्तु पर कार्य करने वाला कुल बल शून्य होता है, तो वह संतुलित होता है। मेटासेंटर और तैरती वस्तुओं की स्थिरता: मेटासेंटर तैरती वस्तुओं की स्थिरता से संबंधित एक बिंदु है। एक तैरती वस्तु स्थिर है अगर उसका मेटासेंटर उसके गुरुत्वाकर्षण केंद्र से ऊपर है।

अनुप्रयोग:#

तरल पदार्थ यांत्रिकी कई क्षेत्रों में अनेक अनुप्रयोगों के साथ-साथ है, जिनमें शामिल हैं:

• हाइड्रोलिक मशीनें: पंप, टर्बाइन और हाइड्रोलिक प्रेस तरल पदार्थ शक्ति का उपयोग करते हैं।
• तरल पदार्थ शक्ति प्रणाली: वाहनों, निर्माण मशीनों और औद्योगिक स्वचालन में उपयोग किया जाता है।
• हवाई जहाज यांत्रिकी: हवाई जहाज की ब्लेड, रॉकेट और कारों के डिज़ाइन जो हवा के माध्यम से कुशलतापूर्वक चलती हैं।
• महासागर विज्ञान: महासागरीय प्रवाह, लहरों और पानी के नीचे के वाहनों का अध्ययन।