22 июня, 2021

SolusNews.com

Последние новости

Эта плотина работает как водомет. Давайте займемся физикой!

Когда люди строят Плотины – гигантские стены, которые перекрывают целые озера и реки – они должны построить переливной канал, называемый стоком, чтобы смягчить наводнения.

Внизу по течению может быть что-то простое, например, путь, по которому вода перетекает через верх плотины, или более сложный, например боковой канал. Иногда в дне плотины (на сухой стороне) делается большая дыра, чтобы вода могла вылетать, как огромная водомет. Вот как это работает в ГЭС Фунил в Бразилии. там Креативное видео Он показывает выходящую воду – это похоже на реку в воздухе, потому что в основном он Река в воздухе.

Но действительно крутая физика этого нижнего течения заключается в том, что скорость, с которой вода выходит из ямы, в основном зависит только от глубины воды за плотиной. Когда вода выходит из трубки, она действует как мяч, который бросается с той же скоростью. Да, вы знаете, что я собираюсь сделать: я буду использовать путь воды, выходящей из нижнего водостока, чтобы оценить глубину воды в резервуаре.

На самом деле существует название отношения между потоком воды и глубиной – это называется Закон Торричелли. Представьте, что у вас есть ведро, полное воды, и вы проделываете в его боку около дна отверстие. Мы можем использовать физику, чтобы найти скорость истечения воды.

Начнем с того, что посмотрим на изменение уровня воды за очень короткий период времени по мере того, как вода стекает. Вот схема:

Иллюстрация: Ретт Аллен

Глядя на верхнюю часть ведра, уровень воды падает – даже немного. На самом деле не имеет значения, насколько сильно упадет уровень воды; Для нас важна масса этой воды, которую я называю d.M. В физике мы используем d для обозначения различного количества вещей, так что это может быть просто крошечное количество воды. Это падение уровня воды вверху означает, что вода должна уйти. где-то. В этом случае он выходит через отверстие. Масса вытекающей воды должна быть dМ. (Вы должны выследить всю воду.)

READ  Причудливые голубые структуры светятся на поверхности Марса на новом снимке НАСА

Теперь давайте подумаем об этом с точки зрения энергии. Вода – это замкнутая система, поэтому общая энергия должна быть постоянной. В этом случае следует подумать о двух типах энергии. Во-первых, это гравитационная потенциальная энергия (Эйграмм = приходи). Это энергия, связанная с высотой объекта над поверхностью Земли, и зависит от высоты, массы и гравитационного поля (грамм = 9,8 Н / кг). Второй тип энергии – кинетическая энергия (К = (1/2) мВ2). Это энергия, зависящая от массы и скорости (Пятая) объекта.