338-0301/03 – Mechanika tekutin (MeTek)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jaroslav Janalík, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2001/2002 | Rok zrušení | 2007/2008 |
| 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
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích