L'aviazione moderna sarebbe impossibile senza un'analisi aerodinamica basata sui principi fondamentali della meccanica dei fluidi. Sebbene "fluido" sia spesso sinonimo di "liquido" nel linguaggio colloquiale, il concetto scientifico di un fluido si applica sia ai gas sia ai liquidi. La caratteristica che definisce i fluidi è la tendenza a fluire - o, nel linguaggio tecnico, a deformarsi continuamente - sotto stress. Il concetto di pressione è strettamente correlato alle caratteristiche importanti di un fluido che scorre.

Il potere della pressione

La definizione tecnica della pressione è la forza per unità di superficie. La pressione può essere più significativa delle quantità correlate, come la massa o la forza, poiché le conseguenze pratiche dei vari scenari dipendono spesso principalmente dalla pressione. Ad esempio, se si utilizza la punta del dito per applicare una leggera forza verso il basso a un cetriolo, non accade nulla. Se si applica quella stessa forza con la lama di un coltello affilato, si taglia attraverso il cetriolo. La forza è la stessa, ma il bordo della lama ha una superficie molto più piccola, e quindi la forza per unità di superficie - in altre parole, la pressione - è molto più alta.

Flowing Forces

La pressione si applica sia a fluidi sia a oggetti solidi. Puoi capire la pressione di un fluido visualizzando l'acqua che scorre attraverso un tubo. Il fluido in movimento esercita una forza sulle pareti interne del tubo e la pressione del fluido è equivalente a questa forza divisa per l'area superficiale interna del tubo in un dato punto.

Energia confinata

Se la pressione è uguale alla forza divisa per area, anche la pressione equivale alla distanza dei tempi di forza divisa per la distanza dei tempi di area: FD /AD = P. La distanza tra i tempi di zona è equivalente al volume e la distanza tra i tempi di forza è la formula del lavoro, che in questa situazione è equivalente all'energia. Pertanto, la pressione di un fluido può anche essere definita come densità di energia: l'energia totale del fluido divisa per il volume in cui scorre il fluido. Per il caso semplificato di un fluido che non cambia altezza mentre scorre, l'energia totale è la somma dell'energia della pressione e dell'energia cinetica delle molecole del fluido in movimento.

Energia conservata

La relazione fondamentale tra la pressione e la velocità del fluido viene catturata nell'equazione di Bernoulli, che afferma che l'energia totale di un fluido in movimento è conservata. In altre parole, la somma di energia dovuta alla pressione e all'energia cinetica rimane costante anche quando il volume del flusso cambia. Applicando l'equazione di Bernoulli, puoi dimostrare che la pressione diminuisce effettivamente quando il fluido viaggia attraverso una costrizione. L'energia totale prima della costrizione e durante la costrizione deve essere la stessa. Secondo la conservazione della massa, la velocità del fluido deve aumentare nel volume ristretto, e quindi anche l'energia cinetica aumenta. L'energia totale non può cambiare, quindi la pressione deve diminuire per bilanciare l'aumento di energia cinetica.