द्रव सांख्यिकी का भौतिकी क्षेत्र

फ्लूइड स्टैटिक्स भौतिकी का क्षेत्र है जिसमें बाकी पर तरल पदार्थों का अध्ययन शामिल है। क्योंकि ये तरल पदार्थ गति में नहीं हैं, इसका मतलब है कि उन्होंने एक स्थिर संतुलन स्थिति प्राप्त कर ली है, इसलिए द्रव स्टेटिक्स काफी हद तक इन द्रव संतुलन स्थितियों को समझने के बारे में है। जब असंपीड़ित तरल पदार्थ (जैसे तरल पदार्थ) पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, तो संकुचित तरल पदार्थ (जैसे कि सबसे अधिक) के विपरीत गैसों), इसे कभी-कभी के रूप में संदर्भित किया जाता है हीड्रास्टाटिक्स.

आराम से एक तरल पदार्थ किसी भी सरासर तनाव से नहीं गुजरता है, और केवल आसपास के तरल पदार्थ (और दीवारों, अगर एक कंटेनर में) के सामान्य बल के प्रभाव का अनुभव करता है, जो कि है दबाव. (नीचे इस पर और अधिक।) किसी तरल पदार्थ की संतुलन स्थिति के इस रूप को ए कहा जाता है हाइड्रोस्टेटिक स्थिति.

तरल पदार्थ जो हाइड्रोस्टैटिक स्थिति में या आराम पर नहीं होते हैं, और इसलिए किसी प्रकार की गति में होते हैं, द्रव द्रव विज्ञान के दूसरे क्षेत्र में आते हैं, द्रव गतिविज्ञान.

एक तरल पदार्थ के एक क्रॉस-अनुभागीय टुकड़ा पर विचार करें। यह एक सरासर तनाव का अनुभव करने के लिए कहा जाता है यदि यह एक तनाव का अनुभव कर रहा है जो कोप्लानर है, या एक तनाव जो विमान के भीतर एक दिशा में इंगित करता है। इस तरह के एक सरासर तनाव, एक तरल में, तरल के भीतर गति का कारण होगा। दूसरी ओर, सामान्य तनाव, उस पार के अनुभागीय क्षेत्र में एक धक्का है। यदि क्षेत्र एक दीवार के खिलाफ है, जैसे कि बीकर का किनारा, तो तरल का क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र दीवार के खिलाफ एक बल लगाएगा (क्रॉस सेक्शन के लिए लंबवत) - इसलिए,

एक सामान्य बल की अवधारणा भौतिकी का अध्ययन करने की शुरुआत से परिचित हो सकती है, क्योंकि यह काम करने और विश्लेषण करने में बहुत कुछ दिखाता है मुक्त शरीर चित्र. जब कोई चीज जमीन पर स्थिर बैठी होती है, तो वह अपने वजन के बराबर बल के साथ जमीन की ओर नीचे धकेलती है। जमीन, बदले में, वस्तु के तल पर वापस एक सामान्य बल लगाती है। यह सामान्य बल का अनुभव करता है, लेकिन सामान्य बल किसी भी गति का परिणाम नहीं देता है।

एक सरासर बल होगा यदि कोई उस तरफ से वस्तु को हिलाए, जिससे वस्तु इतनी लंबी चलेगी कि वह घर्षण के प्रतिरोध को दूर कर सके। एक तरल पदार्थ के भीतर एक बल कॉपलनार, हालांकि घर्षण के अधीन नहीं है, क्योंकि किसी तरल पदार्थ के अणुओं के बीच घर्षण नहीं होता है। यह दो ठोस पदार्थों के बजाय एक तरल पदार्थ बनाता है।

लेकिन, आप कहते हैं, इसका मतलब यह नहीं होगा कि क्रॉस सेक्शन को वापस तरल पदार्थ में बदल दिया जाए? और इसका मतलब यह नहीं होगा कि यह चलता है?

यह एक उत्कृष्ट मुद्दा है। तरल पदार्थ के उस पार-अनुभागीय ज़ुल्फ़ को बाकी तरल में वापस धकेला जा रहा है, लेकिन जब ऐसा होता है तो बाकी तरल पदार्थ वापस धकेल देते हैं। यदि द्रव असंगत है, तो यह धक्का कहीं भी स्थानांतरित करने के लिए नहीं जा रहा है। द्रव पीछे धकेलने वाला है और सब कुछ स्थिर रहेगा। (यदि कंप्रेसिबल है, तो अन्य विचार हैं, लेकिन आइए अब इसे सरल रखें।)

तरल के इन छोटे पार वर्गों के सभी एक दूसरे के खिलाफ धक्का दे रहे हैं, और कंटेनर की दीवारों के खिलाफ, बल के छोटे बिट्स का प्रतिनिधित्व करते हैं, और इस बल के परिणामस्वरूप द्रव का एक और महत्वपूर्ण भौतिक गुण होता है: द दबाव।

पार अनुभागीय क्षेत्रों के बजाय, छोटे क्यूब्स में विभाजित द्रव पर विचार करें। क्यूब के प्रत्येक पक्ष को आसपास के तरल (या कंटेनर की सतह, अगर किनारे के साथ) द्वारा धकेला जा रहा है और ये सभी उन पक्षों के खिलाफ सामान्य तनाव हैं। छोटे क्यूब के भीतर असंगत द्रव को संपीड़ित नहीं किया जा सकता (यह "अतुलनीय" का अर्थ है, आखिरकार), इसलिए इन छोटे क्यूब्स के भीतर दबाव का कोई परिवर्तन नहीं होता है। इन छोटे क्यूब्स में से एक पर दबाव डालने वाला बल सामान्य बल होगा जो आसन्न क्यूब सतहों से बलों को ठीक से रद्द कर देता है।

विभिन्न दिशाओं में बलों को रद्द करना हाइड्रोस्टैटिक दबाव के संबंध में महत्वपूर्ण खोजों का है, जिसे शानदार फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ के बाद पास्कल लॉ के रूप में जाना जाता है। ब्लेस पास्कल (1623-1662). इसका मतलब है कि किसी भी बिंदु पर दबाव सभी क्षैतिज दिशाओं में समान है, और इसलिए दो बिंदुओं के बीच दबाव में परिवर्तन ऊंचाई में अंतर के लिए आनुपातिक होगा।

द्रव स्टैटिक्स को समझने में एक और महत्वपूर्ण अवधारणा है घनत्व द्रव का। यह पास्कल के नियम समीकरण में शामिल है, और प्रत्येक द्रव (साथ ही ठोस और गैसों) में घनत्व है जो प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। यहाँ मुट्ठी भर हैं सामान्य घनत्व.

घनत्व प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान है। अब विभिन्न तरल पदार्थों के बारे में सोचें, सभी उन छोटे क्यूब्स में विभाजित हो जाते हैं जिनका मैंने पहले उल्लेख किया था। यदि प्रत्येक छोटे क्यूब का आकार समान है, तो घनत्व में अंतर का मतलब है कि विभिन्न घनत्व वाले छोटे क्यूब्स में द्रव्यमान की अलग-अलग मात्रा होगी। उच्च घनत्व वाले छोटे क्यूब में कम घनत्व वाले क्यूब की तुलना में अधिक "सामान" होगा। उच्च घनत्व वाला घन निम्न घनत्व वाले छोटे घन से अधिक भारी होगा, और इसलिए निम्न घनत्व वाले छोटे घन की तुलना में डूब जाएगा।

इसलिए यदि आप दो तरल पदार्थ (या यहां तक ​​कि गैर-तरल पदार्थ) को एक साथ मिलाते हैं, तो सघन भागों में डूब जाएगा कि कम घने हिस्से उठेंगे। के सिद्धांत में भी यह स्पष्ट है उछाल, यह बताता है कि तरल का विस्थापन एक उर्ध्व बल में कैसे होता है, अगर आपको अपना याद है आर्किमिडीज. यदि आप इसे करते समय दो तरल पदार्थों के मिश्रण पर ध्यान देते हैं, जैसे कि जब आप तेल और पानी मिलाते हैं, तो बहुत अधिक द्रव गति होगी, और इससे कवर होगा द्रव गतिविज्ञान.

लेकिन एक बार जब द्रव संतुलन तक पहुँच जाता है, तो आपके पास विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थ होंगे जो परतों में बस गए हैं, सबसे अधिक घनत्व वाला तरल पदार्थ निचली परत का निर्माण करता है, जब तक आप निम्नतम तक नहीं पहुंच जाते। घनत्व शीर्ष परत पर तरल पदार्थ। इसका एक उदाहरण इस पृष्ठ पर ग्राफिक पर दिखाया गया है, जहां विभिन्न प्रकार के तरल पदार्थों ने अपने रिश्तेदार घनत्व के आधार पर खुद को स्तरीकृत परतों में विभेदित किया है।