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गतिज दबाव

1738
  • Daniel Bernoulli
Wind tunnel setup with Pitot tube for measuring dynamic pressure in fluid mechanics.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

गतिशील दबावq या Q द्वारा निरूपित गतिज ऊर्जा किसी द्रव की प्रति इकाई आयतन होती है। इसे q = 1/2 ρu² सूत्र द्वारा परिभाषित किया जाता है, जहाँ ρ द्रव का स्थानीय घनत्व है और u द्रव का वेग है। द्रव गतिकी में द्रव गति से उत्पन्न दाब को मापने के लिए यह मात्रा मूलभूत है।

The concept of dynamic pressure originates from the ऊर्जा संरक्षण for a moving fluid. It represents the portion of the fluid’s total energy associated with its bulk motion. The formula [latex]q = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex] can be derived by considering the kinetic energy ([latex]E_k = \frac{1}{2} m u^2[/latex]) of a small parcel of fluid with mass [latex]m[/latex] and volume [latex]V[/latex]. Since density [latex]\rho[/latex] is mass per unit volume ([latex]\rho = m/V[/latex]), the kinetic energy per unit volume is [latex]E_k/V = (\frac{1}{2} m u^2)/V = \frac{1}{2} (m/V) u^2 = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex]. This result shows that dynamic pressure is not a pressure in the conventional sense of a normal force per unit area exerted by molecular collisions (which is static pressure). Instead, it is a scalar quantity with units of pressure (Pascals in SI units) that conveniently represents the kinetic energy density of the flow. This distinction is crucial; dynamic pressure cannot be measured directly by a standard pressure gauge oriented parallel to the flow. It can only be measured by bringing the fluid to a stop isentropically, converting its kinetic energy into a measurable pressure increase.

ऐतिहासिक रूप से, इसकी नींव डेनियल बर्नौली ने अपने 1738 के कार्य *हाइड्रोडायनामिका* में रखी थी। यद्यपि उन्होंने तरल पदार्थों में ऊर्जा संरक्षण के व्यापक सिद्धांत को प्रतिपादित किया, लेकिन आधुनिक द्रव गतिकी और वायुगतिकी के विकास के साथ 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध और 20वीं शताब्दी के आरंभ में 'गतिशील दाब' को एक विशिष्ट शब्द के रूप में स्पष्ट रूप से अलग करना और नाम देना अधिक प्रचलित हो गया। इसका उपयोग जटिल द्रव गतिकी समीकरणों को सरल बनाने में निहित है। उदाहरण के लिए, कई वायुगतिकीय गणनाओं में, गतिशील दाब का उपयोग करके बलों को गैर-आयामीकृत किया जाता है, जो विभिन्न गतियों और विभिन्न तरल पदार्थों में विभिन्न आकार की वस्तुओं के वायुगतिकीय प्रदर्शन की तुलना करने की अनुमति देता है, बशर्ते अन्य मापदंड जैसे कि रेनॉल्ड्स संख्या इनका मिलान किया जाता है। यह इसे पवन सुरंग परीक्षण और कम्प्यूटेशनल द्रव गतिशीलता (सीएफडी) के लिए एक आधारभूत मात्रा बनाता है।

UNESCO Nomenclature: 2210
– मैकेनिक्स

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • आइजैक न्यूटन के गति के नियम
  • गतिज ऊर्जा की अवधारणा ([latex]E_k = frac{1}{2}mv^2[/latex])
  • दबाव और घनत्व की प्रारंभिक अवधारणाएँ
  • ऊर्जा संरक्षण के सिद्धांत

आवेदन

  • विमान डिजाइन (लिफ्ट और ड्रैग की गणना)
  • प्रवाह मापन के लिए वेंचुरी मीटर डिजाइन
  • वायुगति मापन के लिए पिटोट ट्यूब का संचालन
  • मौसम पूर्वानुमान (संरचनाओं पर हवा के भार का विश्लेषण)
  • ऑटोमोटिव डिजाइन (एरोडायनामिक अनुकूलन)
  • सिविल इंजीनियरिंग (पुलों और इमारतों पर हवा का भार)

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • अनुकूलनीय भवन के अग्रभाग जो वास्तविक समय के गतिशील दबाव सेंसर डेटा के आधार पर हवा के भार को कम करने के लिए अपना आकार बदलते हैं
  • स्मार्ट एथलेटिक परिधान जिनमें हवा या पानी के गतिशील दबाव को मापने के लिए एकीकृत सेंसर लगे होते हैं, जो शरीर की बनावट को बेहतर बनाने और घर्षण को कम करने के लिए प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं।
  • ड्रोन flight controllers that use dynamic pressure calculations for more accurate energy consumption estimates and extended flight times
  • उन्नत मौसम मॉडल जो गतिशील दबाव क्षेत्रों का उपयोग करके तूफानों और चक्रवातों से होने वाली संरचनात्मक क्षति की संभावना का बेहतर पूर्वानुमान लगाते हैं।
  • प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरण जो गतिशील दबाव की गणना करके रक्त प्रवाह की निगरानी करते हैं और स्टेनोसिस या एन्यूरिज्म का पता लगाते हैं।
  • पानी के भीतर चलने वाले स्वायत्त वाहनों (एयूवी) के लिए गतिशील दबाव-आधारित नियंत्रण प्रणाली, जो बदलती धाराओं में इष्टतम क्रूजिंग दक्षता बनाए रखने में सक्षम है।
  • कृषि छिड़काव प्रणालियाँ जो परिवेशी पवन गतिशील दबाव के आधार पर नोजल के दबाव और बूंद के आकार को समायोजित करती हैं ताकि बहाव को कम किया जा सके
  • उच्च दक्षता वाले एचवीएसी सिस्टम जो ऊर्जा बचाने के लिए डक्ट के भीतर गतिशील दबाव माप के आधार पर पंखे की गति को नियंत्रित करते हैं।
  • तेज गति वाली ट्रेनों में सुरक्षा प्रणालियाँ जो क्रॉसविंड के कारण होने वाली अस्थिरता का पूर्वानुमान लगाने और उसका प्रतिकार करने के लिए गतिशील दबाव का उपयोग करती हैं।
  • संग्रहालय की ऐसी इंटरैक्टिव प्रदर्शनियाँ जो उपयोगकर्ताओं को आभासी पवन सुरंग में वस्तुओं के चारों ओर गतिशील दबाव क्षेत्रों की कल्पना करने की अनुमति देती हैं।
संबंधित विषय: गतिशील दाब, द्रव गतिकी, गतिज ऊर्जा, द्रव घनत्व, द्रव वेग, बर्नौली का सिद्धांत, दाब, वायुगतिकी, असंपीड्य प्रवाह द्रव यांत्रिकी.

ऐतिहासिक संदर्भ

गतिज दबाव

1678
1687
1687
1738
1750
1785
1788
1672
1687
1687
1738
1750
1757
1788
1800

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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