ベルヌーイの定理

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ベルヌーイの定理(-ていり)は、流れに沿って成り立つエネルギー保存の法則で、流体の挙動を平易に表した式である。ダニエル・ベルヌーイ (Bernoulli 1700-1782) によって1738年に発表された。

目次

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  • 一般的な水頭による表現
 \frac{v^2}{2g}+z+\frac{p}{\rho g}=一定 [m
  • エネルギーによる表現
 \frac{1}{2}m_0 v^2+m_0 g z + p \frac{m_0}{\rho}=一定 [J
  • 圧力による表現
 \frac{1}{2}\rho v^2+\rho g z + p=一定 [Pa
  • 圧力による表現(位置エネルギーの変化が無視できる場合)
左辺第二項が定数になるので
 \frac{1}{2}\rho v^2+ p=一定 [Pa]
このとき左辺第一項を動圧、第二項を静圧、右辺を総圧(全圧)とよぶ。
  • 仮定
    • 粘性がないこと
    • 定常流れであること
    • 非圧縮性であること

[編集] 静圧・動圧・総圧

流体が実際に外界に及ぼす圧力。流速が0になる点(淀み点)での静圧を特に、淀み点圧と呼ぶ。淀み点では動圧が0となるため、淀み点圧は総圧に等しい。
次元が圧力に一致することから”圧”という語が使われているが、圧力ではない。このため動圧を直接測定することはできず、淀み点圧(=総圧)と静圧の差をとる必要がある。
また、動圧(と密度)を求めれば流速を知ることができる。
  • 総圧(total pressure):p0 = p + q
動圧と静圧の和。ベルヌーイの定理が成り立つ場合、総圧は一定である。

[編集] 勘違いされやすい点

ベルヌーイの定理の示すところは“流速が上がれば圧力が下がる”と非常にシンプルでわかりやすい。このためさまざまな現象を説明するのに持ち出されるが、この式が同一流線上に成り立つエネルギー保存則であることを無視した、間違ったものがしばしばみられるため注意が必要である。

[編集] 関連項目