Садржај
Количински проток је израз у физици који описује колико се материја - у смислу физичких димензија, а не масе - креће кроз простор по јединици времена. На пример, када покренете кухињску славину, одређена количина воде (коју бисте могли да измерите у унци течности, литрама или нечему другом) излази из отварања славине у одређеном временском периоду (обично у секунди или минуту). Ова количина сматра се запреминским протоком.
Израз "запремински проток" се скоро увек односи на течности и гасове; чврсте материје не "тече", иако се и оне могу кретати сталном брзином кроз простор.
Једнаџба протока волумена
Основна једначина за проблеме ове врсте је
К = АВ
где К запремински проток, А је површина попречног пресека заузета течним материјалом, и В је просечна брзина протока. В сматра се просечним јер се не сваки део течне течности креће истом брзином. На пример, док посматрате како се реке непрестано крећу низводно, уз одређени број галона у секунди, приметићете да овде површина има спорије струје и брже оне тамо.
Попречни пресек је често круг проблема са количинским протоком, јер се ови проблеми често тичу кружних цеви. У тим случајевима проналазите то подручје А подешавањем радијуса цеви (која је половина пречника) и множењем резултата са константном пи (π), која има вредност око 3,14159.
Уобичајене СИ (од француског за "међународни систем", једнаке за "метричке") јединице протока су литре у секунди (Л / с) или милилитри у минути (мл / мин). С обзиром на то да су САД одавно користиле царске (енглеске) јединице, још увек је много чешће видети запреминске протоке изражене у галонима дневно, галонима / мин (гпм) или кубичним стопама у секунди (цфс). Да бисте пронашли волумен протока у јединицама које се обично не користе у ову сврху, можете користити мрежни калкулатор протока као што је онај у Ресурси.
Масени проток
Понекад ћете желети да знате не само волумен течности који се креће по јединици времена, већ и количину масе коју то представља. Ово је очигледно критично за инжењеринг, када се мора знати колика тежина неке цеви или другог течности или резервоара за течност може сигурно да држи.
Формула масеног протока може се извести из формуле запреминског протока множењем целе једнаџбе са густином течности, ρ. Ово произилази из чињенице да је густина маса подељена са запремином, што такође значи да је маса једнака густини и запремини. Једнаџба запреминског протока већ има јединице запремине по јединици времена, тако да за добијање масе по јединици времена, једноставно је потребно да помножите са густином.
Стога је једначина масеног протока
ṁ = ρАВ
ṁили "м-тачка" је уобичајени симбол за масни проток.
Проблеми са количинским протоком
Реците да су вам добили цев радијуса од 0,1 м (10 цм, око 4 инча) и речено вам је да требате да користите ту цев да бисте испразнили цео резервоар за воду за мање од једног сата. Резервоар је цилиндар са висином (х) 3 метра и пречника 5 метара. Колико брзо ће се млаз воде морати кретати кроз цев, у м3/ с, како би се овај посао обавио? Формула запремине цилиндра је π_р_2х.
Једначина интереса је К = АВ, а променљива за коју се решите је В.
Прво израчунајте запремину воде у резервоару, не заборавите да је радијус упола пречник:
π × (2,5 м)2 × 3 м = 58,9 м3
Затим одредите број секунди у сату:
60 с / мин × 60 мин / хр = 3600 с
Одредите потребну количину протока:
К = 58.9 м3/ 3600 с = 0.01636 м3/с
Сада одредите област А одводне цеви:
π × (0.1)2 = 0.0314 м2
Према томе, из једначине за волумен протока који имате
В = К/А
= 0.01636 м3/ с ÷ 0,0314 м2
= 0,52 м / с = 52 цм / с
Вода се мора потискивати кроз цев великом, али вероватном брзином од око пола метра, или мало већом од 1,5 стопа, у секунди како би се резервоар правилно испразнио.