podstawy mechaniki p yn w biofizyka uk adu kr enia n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Podstawy mechaniki płynów - biofizyka układu krążenia PowerPoint Presentation
Download Presentation
Podstawy mechaniki płynów - biofizyka układu krążenia

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 33

Podstawy mechaniki płynów - biofizyka układu krążenia - PowerPoint PPT Presentation


  • 116 Views
  • Uploaded on

Podstawy mechaniki płynów - biofizyka układu krążenia. 30 października 2006. Ciecze i gazy to płyny. Zmieniają kształt pod wpływem znikomo małych sił Nie posiadają sprężystości kształtu, posiadają sprężystość objętości Stan stały - duże moduły sprężystości objętościowej i postaciowej

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Podstawy mechaniki płynów - biofizyka układu krążenia' - luna


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
ciecze i gazy to p yny
Ciecze i gazy to płyny
  • Zmieniają kształt pod wpływem znikomo małych sił
  • Nie posiadają sprężystości kształtu, posiadają sprężystość objętości
  • Stan stały - duże moduły sprężystości objętościowej i postaciowej
  • Stan ciekły - mniejszy moduł sprężystości objętościowej, bardzo mały postaciowej
  • Stan gazowy – mały moduł sprężystości objętościowej brak postaciowej
p yny doskona e charakteryzuj si brakiem ci liwo ci i brakiem lepko ci
Płyny doskonałe charakteryzują się brakiem ściśliwości i brakiem lepkości
  • Ruch płynów nazywamy przepływem
  • Przepływ jest stacjonarny, gdy w określonym punkcie przestrzeni prędkość przepływu jest stała niezależnie od czasu
  • Przepływ jest laminarny gdy wszystkie cząstki płynu poruszają się po torach równoległych do siebie
hydromechanika hydrostatyka hydrodynamika
Hydromechanika (hydrostatyka, hydrodynamika)
  • Gazy w odróżnieniu od cieczy muszą znajdować się w stanie sprężonym i odznaczają się dużą ściśliwością
  • Nie będziemy wnikać w budowę molekularną ale będziemy płyny traktować jako ośrodki ciągłe to znaczy, że gęstość jest ciągłą funkcją współrzędnych przestrzennych
hydrostatyka
Hydrostatyka
  • Prawo Pascala: Ciśnienie rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo, także w cieczach nieściśliwych i nieważkich
  • Ciśnienie hydrostatyczne: ph = ρchg
  • Ciśnienie na pewnej głębokości h jest większe od ciśnienia zewnętrznego pz o ciężar słupa cieczy o wysokości h
  • Ciśnienie rośnie liniowo z głębokością i nie zależy od kształtu naczynia
ci nienie ca kowite
Ciśnienie całkowite
  • pc = pz + ρchg
  • pc – ciśnienie całkowite [Pa]
  • pz – ciśnienie zewnętrzne [Pa]
  • ρc – gęstość cieczy [kg/m3]
  • h – wysokość słupa cieczy [m]
  • g – przyspieszenie ziemskie [kgm/s2]
ci nienie aerostatyczne
Ciśnienie aerostatyczne
  • Ciśnienie powietrza zmienia się wykładniczo wraz z wysokością h
  • e ≈ 2,718…
  • ρ0 – gęstość powietrza w 273 K
  • p0 = 1,013251·105N/m2
slide8
Prawo Archimedesa: na ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu równa ciężarowi wypartej przez to ciało cieczy
  • Q = Vρg (ciężar ciała) ρ – gęstość ciała
  • W = Vρ0g (siła wyporu) ρ0 – gęstość cieczy
  • R = W – Q (siła wypadkowa)
  • ρ > ρ0 ; R < 0 ciało tonie
  • ρ=ρ0; R=0 ciało pływa na dowolnej głębokości
  • ρ < ρ0; R>0 ciało pływa częściowo zanurzone
miary przep ywu
Miary przepływu
  • Strumień masy Φm = m/t [kg/s]
  • Strumień objętości ΦV = V/t [m3/s]
  • Strumień energii ΦE = E/t [J/s]
prawo ci g o ci strumienia

S1v1ρ1Δt

S2v2ρ2Δt

Prawo ciągłości strumienia
  • równanie ciągłości masy

v1S1ρ1Δt = v2S2 ρ2Δt

ρ1 = ρ2

v1S1 = v2S2 = const

prawo bernouliego przep yw ustalony ciecz doskona a
Prawo Bernouliego(przepływ ustalony, ciecz doskonała)
  • p + ½ρv2 + ρgh = const
  • p – ciśnienie statyczne
  • ½ρv2 – ciśnienie dynamiczne
  • ρgh – ciśnienie hydrostatyczne
  • Suma energii kinetycznej, potencjalnej i ciśnienia jednostki masy (lub objętości) ustalonego przepływu cieczy doskonałej jest wielkością stałą
wsp czynnik lepko ci
Współczynnik lepkości

x

V0

F

v+∆v

∆x

v

S – powierzchnia płyty

∆v/∆x – stosunek spadku prędkości do przyrostu głębokości

η – współczynnik proporcjonalności

wsp czynnik lepko ci1
Współczynnik lepkości

Współczynnik proporcjonalności η nazywamy dynamicznym współczynnikiem lepkości cieczy lub współczynnikiem tarcia wewnętrznego

η [Ns/m2]≡[Pas]≡[kg/ms]

P (puaz) ≡[Ns/10m2]

slide16
Krew
  • Krew stanowi zawiesinę erytrocytów (krwinki czerwone), leukocytów (krwinki białe) i trombocytów (płytki krwi) w plazmie i jest środowiskiem zapewniającym transport różnorodnych substancji w organiźmie. Krew rozprowadza przede wszystkim gazy oddechowe tlen i dwutlenek węgla.
slide17
Krew
  • Krew jest płynem nie spełniającym warunków Newtona, jest to płyn plastyczno-lepki
  • Lepkość krwi zależy od:
  • hematokrytu (stosunek objętości krwinek do objętości krwi)
  • temperatury
  • przekroju naczynia

ηpowietrza = 17,8·10-6ηwody = 10·10-4

ηkrwi = 20·10-4 [kg/ms]

temperatura a lepko krwi
Temperatura a lepkość krwi
  • Lepkość krwi podobnie jak innych płynów wykładniczo zależy od temperatury
  • W temperaturze 0o C krew jest 2,5 razy bardziej lepka niż w temperaturze 37oC
serce
Serce
  • Rytmiczne skurcze i rozkurcze serca wymuszają ruch krwi w układzie krążenia
  • Serce stanowi rodzaj pompy, która nie zużywa energii do napełniania (przedsionki i komory napełniają się w sposób bierny), serce zużywa energię podczas opróżniania
  • Nie jest pompą ssąco-tłoczącą, nie wytwarza podciśnienia podczas napełniania. Ciśnienie w komorach jest zawsze dodatnie
fala t tna
Fala tętna
  • Rytmiczne skurcze serca wprowadzają do układu tętniczego zarówno dużego jak i płucnego, w odstępach około 0,8 s, takie same objętości krwi około 70 cm3 (pojemność wyrzutowa serca w spoczynku). Dzięki dużemu oporowi obwodowemu krew ta nie od razu zostaje włączona w obieg krążenia, lecz rozciąga podatne ściany tętnicy głównej, dzięki czemu tuż za sercem tworzy się wybrzuszenie, które rozchodzi się w kierunku obwodowym w postaci fali tętna
liczba reynoldsa
Liczba Reynoldsa
  • Eksperymenty pokazują, że w pewnych warunkach przepływ laminarny przechodzi w turbulentny (burzliwy)
  • Re = vdρ/η
  • v – prędkość cieczy,
  • d – średnica rury,
  • ρ – gęstość cieczy
  • η - współczynnik lepkości
  • Re < 2000 (2300) przepływ laminarny
  • Re > 3000 przepływ turbulentny
  • 2000 (2300) < Re < 3000 charakter nieustalony
si y aero i hydrodynamiczne
Siły aero- i hydrodynamiczne
  • Siły aero- i hydrodynamiczne wynikają z lepkości płynu opływającego przeszkodę - opór tarcia oraz z różnicy ciśnień przed i za przeszkodą powstającej w wyniku opływu turbulentnego – opór ciśnienia
  • O tym który rodzaj oporu przeważa, decyduje kształt i położenie ciała względem kierunku ruchu
si a oporu aero i hydrodynamicznego
Siła oporu aero- i hydrodynamicznego

Ra,h = ½ρCx(α)Sv2

gdzie:

ρ – gęstość płynu [kg/m3]

Cx(α) – współczynnik kształtu zależny od kierunku opływu [-]

S – pole powierzchni przekroju czołowego [m2]

v – prędkość płynu względem obiektu

op r cia o r nym kszta cie
Opór ciał o różnym kształcie

v

2r

24 20 8 6 2 1

S = const, ρ = const, v2 = const

Zmienia się kształt czyli Cx

Przyjęto, że opór kształtu opływowego jest równy 1

si a i moc oporu aero i hydrodynamicznego
Siła i moc oporu aero- i hydrodynamicznego

Ra,h = ½ρCx(α)Sv2

Dla tego samego obiektu poruszającego się w określonym płynie siła oporu zależy od kwadratu prędkości natomiast moc od prędkości w trzeciej potędze:

Ra,h = kv2 Pa,h = kv3

slide28

Przepływ krwi w

układzie krwionośnym

(wg Jaroszyka)

si y i momenty si dzia aj ce na jacht aglowy w ruchu
Siły i momenty sił działające na jacht żaglowy w ruchu
  • Siły i momenty aerodynamiczne
  • Siły i momenty hydrodynamiczne
  • Siły i momenty grawitacyjne
  • Siły i momenty hydrostatyczne
sk adowe si y aerodynamicznej dzia aj cej na jacht aglowy w p aszczy nie poziomej
Składowe siły aerodynamicznej działającej na jacht żaglowy w płaszczyźnie poziomej

XA

A

YA

A – siła aerodynamiczna

XA – siła napędowa

YA – siła dryfu

W – prędkość wiatru

żagiel

W

slide33

Zadanie na „6”

Z jaką siłą Fa i mocą Pa wiatr napędza jacht żaglowy typu Ω, o powierzchni żagli 15 m2 płynący pełnym wiatrem z prędkością

vj = 3 w (węzły)? Wiatr wieje z prędkością vw = 5 m/s. Współczynnik aerodynamiczny jachtu z żaglami przy wietrze od rufy,

cx = 1,2.