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ベルヌーイの原理

1738
  • Daniel Bernoulli
Aircraft wing demonstrating Bernoulli's principle in fluid mechanics for lift generation.

(画像はイメージです)

ベルヌーイの原理によれば、非粘性流体の場合、流体の速度の増加は、同時に粘度の減少を伴う。 プレッシャー または、その位置エネルギーの減少。これは、 エネルギー保存の法則 流体が移動する場合、流線に沿って一般的に [latex]p + frac{1}{2}rho v^2 + rho gh = text{定数}[/latex] と表されます。

ベルヌーイの原理は、運動する理想流体に適用されるエネルギー保存の法則から導き出されます。この式の 3 つの項は、単位体積あたりの異なる形態のエネルギーを表しています。項 [latex]p[/latex] は静圧であり、流体の内部エネルギーを表します。項 [latex]frac{1}{2}rho v^2[/latex] は動圧であり、運動する流体の運動エネルギーです。最後の項 [latex]rho gh[/latex] は、 静水圧は、重力場 [latex]g[/latex]における流体の高さ [latex]h[/latex]による位置エネルギーを表します。この原理は、これら 3 つの項の合計が単一の流線に沿って一定に保たれると主張しています。

ベルヌーイの原理が成り立つ前提条件を理解することが重要です。流れは定常(ある点での速度が時間とともに変化しない)、非圧縮性(密度が一定)、非粘性(摩擦力が存在しない)である必要があります。 粘度これらは重大な制約であり、この原理は理想化されたものであることを意味します。実際の応用においては、粘性効果によってエネルギー損失が生じる可能性があり、これは基本方程式では考慮されていません。

While often used to provide a simplified explanation for aerodynamic lift—where air traveling faster over the curved upper surface of a wing creates lower pressure compared to the flatter bottom surface—this is an incomplete picture. A full explanation of lift also requires considering Newton’s third law and the deflection of air downwards (downwash). Nevertheless, Bernoulli’s principle provides a powerful and intuitive tool for a first-order analysis of many fluid dynamics phenomena, from measuring flow rates with a Venturi meter to understanding how a perfume atomizer works.

UNESCO Nomenclature: 2210
機械工学

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • アイザック・ニュートンの運動法則
  • レオンハルト・オイラーの流体力学に関する研究
  • early concepts of エネルギー保存の法則
  • エヴァンジェリスタ・トリチェリとブレーズ・パスカルによる圧力の研究

アプリケーション

  • 航空機の翼の揚力発生(寄与要因として)
  • エンジンのキャブレター
  • 流量測定用ベンチュリ流量計
  • 噴霧器とスプレーガン
  • 対気速度を測定するためのピトー管

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • self-adjusting building facades that minimize wind load during storms
  • high-efficiency irrigation systems that use venturi effects for fertilizer injection
  • passive air circulation systems for large habitats in space or underground
  • new types of musical instruments based on controlled air jets
  • bladeless energy harvesting devices from low-speed water currents
  • micro-pumps for lab-on-a-chip devices with no moving parts
  • advanced fire suppression systems using high-speed mist atomizers
  • silent, high-speed hand dryers using pressure differential principles
関連:ベルヌーイの原理、流体力学、エネルギー保存則、圧力、速度、非粘性流、流線、空気力学。

歴史的背景

ベルヌーイの原理

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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