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भौतिकी · शब्दावली

वेग विभव; परिचालन क्या है?

परिभाषा 2.14 विश्वविद्यालय भौतिकी — वर्ष 2 · अध्याय 2 — तरल की शुद्धगतिकी

अघूर्णी प्रवाह में वेग किसी वेग विभव से व्युत्पन्न होता है: v=gradφ\vect v = \operatorname{\vect{grad}}\varphi (तब किसी पथ पर v\vect v का परिचालन केवल पथ के सिरों पर निर्भर करता है, ABv ⁣dl=φ(B)φ(A)\int_A^B\vect v \cdot\dd\vect l = \varphi(B) - \varphi(A))। यदि प्रवाह असंपीड्य भी हो, तो Δφ=divgradφ=0\Delta\varphi = \operatorname{div}\operatorname{\vect{grad}} \varphi = 0: अर्थात् विभव लाप्लास समीकरण का पालन करता है, ठीक वैसे ही जैसे आवेश-रहित प्रदेश में स्थिरवैद्युत विभव — यह विभव प्रवाह कहलाता है। किसी बंद वक्र CC पर वेग का परिचालन Γ=Cv ⁣dl\Gamma = \oint_C\vect v\cdot\dd\vect l है।

तीन समतल प्रवाह। बाएँ: स्थगन प्रवाह, अघूर्णी, अतिपरवलयिक धारा-रेखाओं वाला। बीच में: बिंदु भँवर — वृत्ताकार धारा-रेखाएँ, फिर भी केंद्र से दूर भ्रमिलता शून्य। दाएँ: रैंकिन भँवर का प्रोफ़ाइल, क्रोड में ठोस घूर्णन और बाहर बिंदु भँवर।
तीन समतल प्रवाह। बाएँ: स्थगन प्रवाह, अघूर्णी, अतिपरवलयिक धारा-रेखाओं वाला। बीच में: बिंदु भँवर — वृत्ताकार धारा-रेखाएँ, फिर भी केंद्र से दूर भ्रमिलता शून्य। दाएँ: रैंकिन भँवर का प्रोफ़ाइल, क्रोड में ठोस घूर्णन और बाहर बिंदु भँवर

उदाहरण

उदाहरण 2.15 (तीन समतल प्रवाह)

(क) स्थगन प्रवाह v=k(x,y)\vect v = k(x, -y): divv=0\operatorname{div}\vect v = 0, ω=0\vect\omega = \vect 0, φ=12k(x2y2)\varphi = \tfrac12k(x^2 - y^2); धारा-रेखाएँ xy=अचरxy = \text{अचर}, अर्थात् अतिपरवलय — अक्ष के पास दीवार से टकराती धार। (ख) बिंदु भँवर v=Γ2πreθ\vect v = \dfrac{\Gamma}{2\pi r}\vect e_\theta (समतल ध्रुवीय निर्देशांक): असंपीड्य और r=0r = 0 को छोड़ हर जगह अघूर्णी, φ=Γθ/2π\varphi = \Gamma\theta/2\pi (बहुमानी), और केंद्र के चारों ओर किसी भी वृत्त पर परिचालन Γ\Gamma है — अर्थात् भ्रमिलता अक्ष पर संकेंद्रित है। (ग) रैंकिन भँवर: r<ar < a वाला क्रोड ठोस घूर्णन vθ=Ωrv_\theta = \Omega r में (भ्रमिलता 2Ω2\Omega) और उसके बाहर बिंदु भँवर vθ=Ωa2/rv_\theta = \Omega a^2/r से जुड़ा हुआ: यही बवंडर, टब की भँवरी या पुल के खंभे के पीछे के भँवर का प्रतिरूप है — वेग क्रोड के किनारे पर अधिकतम होता है।

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