338-0301/03 – Mechanika tekutin (MeTek)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity5
Garant předmětudoc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaroslav Janalík, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduální
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2001/2002Rok zrušení2007/2008
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA10 doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D.
KOZ30 prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 18+0

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

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Program přednášek Týden Náplň přednášek 1 Základní pojmy mechaniky tekutin, fyzikální vlastnosti kapalin 2 Tlak a tlakové síly v kapalině za klidu, Eulerova rovnice hydrostatiky, tlakové hladiny, 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 Měření tlaku a rychlosti v potrubí 7 Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu 8 Ustálené proudění v potrubí, laminární a turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu 9 Hydraulické odpory třením a místní, hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí 10 Výtok kapaliny malým otvorem, výtok kapaliny velkým obdélníkovým otvorem v boční stěně nádoby, přepady, výtok při současném přítoku, vyprazdňování nádob 11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz 12 Bernouliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, charakteristika čerpadla, čerpadlo v potrubním systému 13 Silové účinky proudící tekutiny na plochy a tělesa, obtékání těles 14 Proudění v korytech, fyzikální podobnost 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, tlak, zákon o šíření tlaku v kapalinách 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 objem) 6 Tlakové síly na křivé plochy (metoda složková a náhradních ploch), vztlak a plavání těles, Archimédův 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 tekutinu, 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, ponořený otvor 21 Výtok kapaliny velkým otvorem v boční stěně nádoby, přepady 22 Hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí, základy grafického řešení 23 Hydrodynamické čerpadlo, čerpací systém, parametry čerpadla, výpočet měrné energie čerpadla, charakteristika čerpadla, určení sací výšky. 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 tekutin 28 Odpor těles 29 Teorie podobnosti 30 Laboratorní měření- popis úloh realizovaných v průběhu cvičení Zápočet-prezenční forma studia V průběhu cvičení jsou psány 2 testy, každý obsahuje 3 příklady k řešení, za které je možné získat 9 bodů. Z každého testu musí student získat minimálně 3 body. Za zpracování protokolu z laboratorního měření (3 úlohy) je možné získat 12 bodů. Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů. Zápočet-kombinovaná forma studia Vypracování samostatné práce obsahující řešení zadaných příkladů. Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů. Zkouška Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Písemná část obsahuje dva příklady a 10 testových otázek, na které je vyžadována krátká, ale výstižná odpověď. Za každý správně vypočítaný příklad je možno získat 10 bodů, za každou správnou odpověď na otázku 1 bod, celkem tedy 30 bodů. Minimální počet bodů potřebny pro postup k ústní zkoušce je 20 bodů. Ústní část se skládá ze dvou otázek – hydrostatika, hydrodynamika. Za každou správně zodpovězenou otázku je 20 bodů. Student musí prokázat znalosti jak z hydrostatiky, tak i hydrodynamiky.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 12  0
                Projekt Projekt 18  0
        Zkouška Zkouška 70 (70) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 30  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 40  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii
Kombinovaná forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30 (30) 0
                Projekt Projekt 30  0
        Zkouška Zkouška 70 (70) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 30  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 40  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku