¿Cuál es la fuerza de inercia en la mecánica de fluidos?

Answer 1

A2A. Debe percibirlo como la fuerza que se requiere para alterar la dirección de un flujo de fluido, por lo tanto, ejercido en virtud de su estado de movimiento. En palabras más simples, para el flujo dado, la fuerza de inercia es la resistencia del fluido a cambiar el estado de movimiento.

En realidad, la magnitud de la fuerza de inercia para un elemento fluido es proporcional a la densidad del fluido y al cuadrado de la velocidad característica. Entonces, cuando decimos que las fuerzas de inercia son dominantes (alto momento del fluido en virtud de una masa más alta o una velocidad más alta o ambas), significa que será difícil detener o alterar la dirección del flujo del fluido, es decir, la fuerza de inercia requerida para cambiar El impulso del fluido en movimiento es alto.

Solo trata de imaginar la captura de la pelota de cricket moviéndose a 30 mph y deteniendo el tren a la misma velocidad. ¿Cuál será más fácil de detener? Sugerencia: Inercia (resistencia al cambio) del enorme tren de masas >>>> Inercia de la pelota.

¡¡¡Espero que esto ayude!!!

Answer 2

Considere un paquete de líquido. Varias fuerzas actúan sobre este paquete fluido, algunas para enumerar son

1. Fuerza debida a la presión del fluido circundante.
2. Fuerzas viscosas debido a la fricción del fluido circundante.
3. Fuerza debida a la gravedad
4. Las fuerzas electromagnéticas también pueden estar presentes dependiendo del material fluido.

La suma total de estas fuerzas según la segunda ley de movimiento de newton debe ser igual a la masa por la aceleración de la parcela de fluido. Un lado de la ley de Newton es la suma total de las fuerzas reales que actúan sobre la parcela de fluido. Se supone que el otro lado de la masa por la aceleración es un tipo de fuerza virtual que se conoce como fuerza de inercia debido al hecho de que se deriva de la masa. ¿Recuerdas la definición de masa? La masa es la medida de la inercia. Entonces la ley de newton es: Fuerza de inercia = suma total de todas las fuerzas en parcela fluida.
Una confusión puede surgir de esto. Si la fuerza de inercia es la suma total de todas las fuerzas, incluidas las fuerzas viscosas (según la ley de Newton), la fuerza de inercia debe ser mayor que las fuerzas viscosas. Implica que el número de Reynolds, que es la razón de inercia a la fuerza viscosa, siempre debe ser mayor que 1. Obviamente, este no es el caso, el número de Reynolds puede ser menor que 1. Bueno, esto es posible porque las fuerzas son vectores y si dos vectores suman la magnitud de la resultante el vector puede ser más pequeño o más grande que cualquiera de los vectores que se agregan.

Answer 3

Lo miro es como sigue:

Momento: si un elemento fluido de masa ‘m’ se mueve con una velocidad ‘U’, posee cierta cantidad de momento, ‘mU’.

Segunda ley del movimiento (Conservación del momento): el cambio de la tasa de tiempo del momento en un sistema es igual a la Fuerza. Por lo tanto, F = mdot x U (cambio de velocidad del momento). Llamemos a esto como fuerza de impulso.

La fuerza de inercia que resistirá el movimiento del fluido sería igual y opuesta a la de la fuerza de impulso (tercera ley de acción y reacción de Inercia / Newton). La magnitud de esta fuerza de inercia es exactamente la misma que la de la fuerza de impulso = mdot * U.

mdot = caudal másico = rho * A * U => Fuerza de inercia = (rho * A * U) * U. Ahora puede dividir esta fuerza inercial (que es intrínseca a un fluido en movimiento) con fuerza viscosa (bastante fácil de entender) para obtener la expresión del número de Reynolds.

Espero que eso aclare un poco. 🙂

Answer 4

De manera concisa, la fuerza de inercia de un fluido es la fuerza impulsora que es directamente proporcional a la tasa del número de Reynolds. Por supuesto, la fuerza viscosa es una resistencia que disminuiría la velocidad y el número de Reynolds de un flujo de fluido. La comprensión de la fuerza de inercia de un fluido es simplemente así. Digamos, un líquido que tiene una fuerza de inercia … para conducir este líquido en cualquier dirección, se necesita una fuerza. Esta fuerza debe ser mayor que la de la fuerza de inercia del líquido. Si es así, el líquido se moverá en la dirección de la fuerza. Pero tenemos que recordar que los fluidos no se comportan como sólidos. Se debe considerar la tensión superficial, la capa límite, la viscosidad, la velocidad, la densidad, etc.

Un líquido que posee una cierta fuerza de inercia necesitará una fuerza inicial mayor para desviarse, pero una vez que se mueva, necesitará una fuerza mayor para detener su perfil de velocidad. Supongo que este es el término más simple para entender la fuerza de inercia de un fluido.

Cuando las fuerzas viscosas son dominantes, es un flujo laminar y cuando las fuerzas inerciales son dominantes, es un flujo turbulento.

Answer 5

La inercia está relacionada con la masa y luego con la densidad, el perfil de flujo dentro de un tubo se ve como un parabolloide para el flujo laminar, pero eso implica que las láminas más centrales corren más rápido que las más externas, la fricción hace que las moléculas giren y si no tienen masa no tomarán energía. por hacer eso, pero tienen algo de masa y almacenan algo de energía como momento de rotación, cuando esta energía es lo suficientemente alta en comparación con la energía de fricción, arrastre el movimiento laminar, sea alterado por el vórtice y finalmente se vuelva turbulento.

Answer 6

Hay varias fuerzas que actúan sobre un fluido como viscosas, gravedad, presión, fuerzas elásticas. El efecto neto de todas las fuerzas (suma vectorial) es la fuerza resultante. Lo negativo de esta fuerza resultante es la fuerza de inercia. Esta fuerza neta provoca la aceleración neta del fluido.

Answer 7

Pienso en ello como la fuerza “centrífuga” asociada con la curva de flujo (sobre la superficie superior de un ala, por ejemplo). Entonces es mV ^ 2 / R. La masa es rho x vol. Al crear números adimensionales, como Re, generalmente no nos preocupamos por los números exactos, nos preocupamos más por las proporcionalidades. Entonces la fuerza de inercia es proporcional a F_inertial ~ rho Vel ^ 2 L ^ 3 / L = rho Vel ^ 2 L ^ 2

De manera similar, la fuerza viscosa es el área de tiempos de esfuerzo cortante. Esfuerzo cortante, tau, = mu du / dy.

Entonces F_viscoso ~ mu (Vel / L) L ^ 2 = mu Vel L

Entonces construya Re como la relación de F_inertial / F_viscous

Re = (rho Vel ^ 2 L ^ 2) / (mu Vel L) = (rho Vel L) / mu.

También debería ser posible pensar en la fuerza de inercia en términos de aceleraciones debido a las fuerzas de presión, pero ahora tengo poco tiempo. Quizás vuelva a eso.

Answer 8

Las fuerzas de inercia en un flujo de fluido se pueden entender de la misma manera que se podría relacionar el concepto de impulso de un cuerpo rígido con su inercia. Es el mismo concepto. El término [matemática] (densidad.velocidad) [/ matemática] en el numerador significa literalmente el impulso de una unidad de volumen de fluido.