338-0301/01 – Mechanika tekutin (MeTek)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se seznámí s aplikací zákonů zachování a podmínkami rovnováhy sil za klidu a pohybu tekutin. Budou vycházet ze znalostí získaných v obecné mechanice, které mohou aplikovat při poznávání zákonitostí kontinua. K pochopení učiva budou realizovat jednoduché experimentální úlohy. Na základě získaných znalostí budou umět řešit praktické problémy mechaniky tekutin, zejména tlaky a tlakové síly v tekutinách za klidu i za jejich pohybu, seznámí se i s řešením složitějších inženýrských úloh.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Mechanika tekutin se zabývá rovnováhou sil v kapalině za klidu a za pohybu. Aplikuje všeobecně platné věty z mechaniky, tj. podmínku rovnováhy sil a momentů, větu o změně hybnosti, zákon zachování hmotnosti a energie. V hydrostatice je pozornost věnována výpočtu tlaků a tlakových sil v kapalině za klidu. V hydrodynamice pak zejména ustálenému a neustálenému proudění skutečné kapaliny v potrubí a korytě, výtoku kapaliny z nádoby připojeným potrubím nebo otvorem, hydrodynamickému čerpadlu, odporu těles a dalším aplikacím.
Povinná literatura:
DRÁBKOVÁ, S. a kolektiv: Mechanika tekutin, VŠB – TU Ostrava, dostupné na http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
DRÁBKOVÁ, S., KOZUBKOVÁ, M.: Cvičení z Mechaniky tekutin. Sbírka příkladů. VŠB – TU Ostrava, 2004, dostupné na http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
Návody pro laboratorní měření dostupné na http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
HEWAKANDAMBY, B. N.: A First Course in Fluid Mechanics for Engineers, available at http://bookboon.com/en/a-first-course-in-fluid-mechanics-for-engineers-ebook
Další studijní materiály a informace o studiu předmětu:http://www.338.vsb.cz/studium/mechanika-tekutin/
Doporučená literatura:
BIRD, B.R, STEWART, W.E, LIGHTFOOT, E.N.: Přenosové jevy. Academia 1968
JANALÍK, J., ŠŤÁVA, P.: Mechanika tekutin. Skriptum. VŠB-TU Ostrava 2002
ŠOB, F.: Hydromechanika. Skriptum. VUT Brno 2002
JEŽEK, J.,VÁRADIOVÁ, B.: Mechanika tekutin pro pětileté obory. ČVUT Praha,1983,
JEŽEK, J.: Hydromechanika v příkladech. ČVUT Praha, 1975, 1988
MAŠTOVSKÝ, O.: Hydromechanika. SNTL Praha 1956, 1963
NOSKIEVIČ, J. A KOL.: Mechanika tekutin. SNTL/ALFA Praha 1990
NOŽIČKA, J.: Mechanika a termodynamika. ČVUT, Praha 1991
SMETANA, J.: Hydraulika, 1. a 2. díl. N ČSAV Praha, 1957
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Zápočet:
Prezenční forma studia: 2 průběžné testy, laboratorní měření s následným vyhodnocením a zpracováním protokolu (3 úlohy). Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 18 bodů.
Kombinovaná forma studia: Samostatné zadání- řešení 20 příkladů – 15 bodů
Kontrolní test v LMS - 15 bodů (základní vzorce a příklady). Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 18 bodů.
Zkouška: stejná forma pro prezenční i kombinovanou formu studia
Skládá se z písemné a ústní části. Písemný test v LMS obsahuje 20 testových otázek s výběrem správné odpovědi a pět příkladů k řešení. Maximální počet bodů je 40, minimální počet bodů potřebný pro postup k ústní zkoušce je 20 bodů.
Ústní část se skládá ze dvou otázek – hydrostatika, hydrodynamika. Za každou správně zodpovězenou otázku je 15 bodů. Student musí prokázat znalosti jak z hydrostatiky, tak i hydrodynamiky.
E-learning
http://www.338.vsb.cz/studium/mechanika-tekutin/
Další požadavky na studenta
ne .
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Program přednášek:
1 Základní pojmy mechaniky tekutin, fyzikální vlastnosti kapalin
2 Tlak a tlakové síly v kapalině za klidu, Eulerova rovnice hydrostatiky,
hladinové plochy, Pascalův zákon
3 Tlaková síla na rovinné a křivé plochy, plavání těles, Archimedův zákon
4 Kapaliny v relativním klidu
5 Úvod do proudění tekutin, rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice pro
proudění ideální tekutiny
6 Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro
skutečnou kapalinu v gravitačním poli
7 Měření tlaku a průtoku v potrubí
8 Ustálené proudění v potrubí, laminární a turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu, rovnoměrný průtok v korytě
9 Hydraulické odpory třením a místní, hydraulický výpočet potrubí,
charakteristika potrubí, základy grafického řešení
10 Výtok kapaliny malým otvorem, výtok kapaliny velkým obdélníkovým otvorem v
boční stěně nádoby, přepady, vyprázdnění nádoby
11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
12 Bernouliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, charakteristika
čerpadla, čerpadlo v potrubním systému
13 Věta o změne hybnosti a její aplikace
14 Silové účinky proudící tekutiny na plochy a tělesa, obtékání těles
Program cvičení a seminářů + individuální práce studentů:
1 Fyzikální vlastnosti kapalin, tlak, tlakové hladiny
2 Tlaková síla na rovinné a křivé plochy
3 Relativní klid kapalin
4 Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice pro dokonalou kapalinu,
Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu
5 Kontrolní test č.1-Kapaliny v klidu
Měření tlaku a rychlostí v potrubí
6 Laminární a turbulentní proudění v potrubí
7 Hydraulické odpory třením při laminárním a turbulentním proudění, odpory
místní
8 Laboratorní měření
9 Hydraulický výpočet potrubí
10 Výtok kapaliny z nádoby otvory, přepady,
11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
12 Bernoulliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, čerpadlo a
potrubí
13 Kontrolní test č.2
Rovnoměrný průtok v korytě, Chézyho rovnice
14 Věta o změně hybnosti, odpor těles
Seznam otázek ke zkoušce:
1 Tekutiny-základní pojmy, fyzikální vlastnosti tekutin
2 Kapaliny v klidu, zákon o šíření tlaku v kapalinách (závislost na směru)
3 Eulerova rovnice hydrostatiky, diferenciální rovnice tlakové funkce,
hladinové plochy a jejich praktický význam
4 Pascalův zákon a jeho aplikace ( hydraulický lis, přenos energie)
5 Tlaková síla na rovinné plochy ( velikost a působiště tlakové síly,
zatěžovací obrazce)
6 Tlakové síly na křivé plochy ( metoda složková a náhradních ploch), vztlak a
plavání těles, Archimedův zákon
7 Přímočarý rovnoměrně zrychlený pohyb nádoby s kapalinou
8 Rovnoměrné otáčení nádoby s kapalinou kolem svislé osy
9 Základní pojmy dynamiky tekutin, rozdělení proudění tekutin ( podle
vlastností a kinematických hledisek)
10 Rovnice kontinuity pro prostorové a jednorozměrné proudění
11 Eulerova rovnice pro proudění ideální tekutiny
12 Bernoulliho rovnice pro ideální tekutiinu, použití Bernoulliho rovnice
13 Měření rychlosti a tlaku kapaliny v potrubí
14 Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice
15 Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, použití Bernoulliho rovnice
16 Ustálené proudění, laminární proudění v potrubí kruhového průřezu
17 Turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu
18 Hydraulické odpory třením po délce, výpočet součinitele tření
19 Hydraulické odpory místní, stanovení součinitele místní ztráty
20 Výtok kapaliny z nádoby malým kruhovým otvorem ve dně, vyprázdnění nádoby
21 Výtok kapaliny velkým otvorem v boční stěně nádoby, přepady
22 Hydraulický výpočet potrubí
23 Hydrodynamické čerpadlo, čerpací systém, parametry čerpadla, výpočet měrné
energie čerpadla, charakteristiky HD čerpadla
24 Neustálené proudění nestlačitelné kapaliny v potrubí
25 Neustálené proudění stlačitelné kapaliny v potrubí, hydraulický ráz
26 Rovnoměrný průtok korytem, Chézyho rovnice
27 Hybnostní věta a její aplikace v mechanice tekutina
28 Obtékání těles, silové účinky na obtékané plochy a tělesa, jejich výpočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky