द्रवस्थैतिकी: Difference between revisions

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[[File:Table of Hydraulics and Hydrostatics, Cyclopaedia, Volume 1.jpg|thumb|right|250px|1728 साइक्लोपीडिया, या कला और विज्ञान के एक यूनिवर्सल डिक्शनरी से हाइड्रोलिक्स और हाइड्रोस्टैटिक्स की तालिका|साइक्लोपीडिया]]
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फ्लुइड स्टैटिक्स या हाइड्रोस्टैटिक्स द्रव यांत्रिकी की शाखा है जो हाइड्रोस्टेटिक संतुलन पर एक तैरते हुए शरीर और जलमग्न शरीर के तरल पदार्थ के संतुलन की स्थिति का अध्ययन करता है।<ref>{{Cite web|title=Fluid Mechanics/Fluid Statics/mentals of Fluid Statics - Wikibooks, open books for an open world|url=https://en.wikibooks.org/wiki/Fluid_Mechanics/Fluid_Statics/Fundamentals_of_Fluid_Statics#Hydrostatic_Equilibrium|access-date=2021-04-01|website=en.wikibooks.org|language=en}}</ref> और एक तरल पदार्थ में दबाव, या एक डूबे हुए शरीर पर द्रव द्वारा डाला गया दबाव।<ref name="MW dictionary def">{{cite web |title=Hydrostatics |url=https://www.merriam-webster.com/dictionary/hydrostatics |website=Merriam-Webster |access-date=11 September 2018}}</ref>
यह उन स्थितियों के अध्ययन को शामिल करता है जिसके तहत द्रव गतिकी के विपरीत यांत्रिक संतुलन में तरल पदार्थ आराम पर हैं, गति में तरल पदार्थ का अध्ययन। हाइड्रोस्टैटिक्स द्रव स्टैटिक्स का एक उपश्रेणी है, जो सभी तरल पदार्थों का अध्ययन है, दोनों संकुचित या असम्पीडित, आराम से।


हाइड्रोस्टैटिक्स हाइड्रोलिक्स के लिए मौलिक है, तरल पदार्थों के भंडारण, परिवहन और उपयोग के लिए उपकरणों की इंजीनियरिंग। यह भूभौतिकी और खगोल भौतिकी के लिए भी प्रासंगिक है (उदाहरण के लिए, प्लेट टेक्टोनिक्स और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण की विसंगतियों को समझने में। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र), मौसम विज्ञान के लिए, चिकित्सा के लिए (रक्तचाप के संदर्भ में), और कई अन्य क्षेत्र।
'''द्रवस्थैतिकी (फ्लूड डायनामिक)''' या '''हाइड्रोस्टेटिक्स''' एक प्रकार की फ्लूड मैकेनिक्स है जो एक तैरते हुए वस्तु और डूबी हुई वस्तु की स्थिरता की स्थिति और एक तरफ से एक फ्लूड में दबाव या एक डूबी हुई वस्तु पर फ्लूड  के माध्यम से दबाव का अध्ययन करती है।<ref>{{Cite web|title=Fluid Mechanics/Fluid Statics/mentals of Fluid Statics - Wikibooks, open books for an open world|url=https://en.wikibooks.org/wiki/Fluid_Mechanics/Fluid_Statics/Fundamentals_of_Fluid_Statics#Hydrostatic_Equilibrium|access-date=2021-04-01|website=en.wikibooks.org|language=en}}</ref> <ref name="MW dictionary def">{{cite web |title=Hydrostatics |url=https://www.merriam-webster.com/dictionary/hydrostatics |website=Merriam-Webster |access-date=11 September 2018}}</ref>


हाइड्रोस्टैटिक्स रोजमर्रा की जिंदगी की कई घटनाओं के लिए भौतिक स्पष्टीकरण प्रदान करता है, जैसे वायुमंडलीय दबाव ऊंचाई के साथ क्यों बदलता है, क्यों लकड़ी और तेल पानी पर तैरते हैं, और स्थिर पानी की सतह पृथ्वी की वक्रता के अनुसार हमेशा समतल क्यों होती है।
यह स्थिर संतुलन में फ्लूइड की शर्तों का अध्ययन करता है जो तीव्र गति से फ्लूइड की अध्ययन के विपरीत होता है। हाइड्रोस्टेटिक्स फ्लूड डायनामिक का एक उपश्रेणी है, जो सभी फ्लूइड्स के अध्ययन को सम्मलित करती है, अर्थात विसंगतिपूर्ण या अविसंगतिपूर्ण, स्थिर होते हुए।
 
हाइड्रोस्टेटिक्स उपकरणों के इंजीनियरिंग के लिए महत्वपूर्ण है, जो फ्लूइड को संग्रहित, वाहित और उपयोग करने के लिए होते हैं। यह भूभौतिकी और ब्रह्मांड भौतिकी के लिए भी प्रासंगिक है (जैसे प्लेट टेक्टोनिक्स और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के अनियमितताओं को समझने में), आबंश विज्ञान में, चिकित्सा में (रक्तचाप के सन्दर्भ में), और कई अन्य क्षेत्रों में।
 
हाइड्रोस्टेटिक्स दैनिक जीवन के कई प्रभावों के भौतिक विवरण प्रदान करता है, जैसे कि ऊँचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव क्यों बदलता है, क्यों लकड़ी और तेल पानी पर तैरते हैं और क्यों स्थिर जल की सतह किसी भी आकार के पात्र के लिए सदैव सतत और क्षैतिज होती है।


== इतिहास ==
== इतिहास ==


जलस्थैतिकी के कुछ सिद्धांतों को प्राचीन काल से अनुभवजन्य और सहज ज्ञान युक्त अर्थों में नावों, हौदों, एक्वाडक्ट (जल आपूर्ति) और फव्वारों के निर्माताओं द्वारा जाना जाता है। आर्किमिडीज़ को आर्किमिडीज़ के सिद्धांत की खोज का श्रेय दिया जाता है, जो किसी वस्तु पर तरल पदार्थ में डूबे हुए उत्प्लावन बल को वस्तु द्वारा विस्थापित द्रव के भार से संबंधित करता है। रोमन साम्राज्य के इंजीनियर विटरुवियस ने पाठकों को हाइड्रोस्टेटिक दबाव में फटने वाले सीसे के पाइप के बारे में चेतावनी दी थी।<ref name=VitruviusVIII.6>Marcus Vitruvius Pollio (ca. 15 BCE), [https://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Vitruvius/8*.html "The Ten Books of Architecture"], Book VIII, Chapter 6.  At the University of Chicago's Penelope site. Accessed on 2013-02-25.</ref>
हाइड्रोस्टेटिक्स के कुछ सिद्धांतों को प्राचीन काल से ही एक अनुभवशील और सहज रूप से जाना जाता था, जैसे कि नावों, टांकियों, नहरों और फव्वारों के निर्माताओं के माध्यम से। अर्किमीडीज़ को अर्किमीडीज़ के सिद्धांत की खोज का श्रेय दिया जाता है, जो एक तत्व के लिए जो एक तरल में डूबा होता है, उस पर बुयोंसी बल संबंधित होता है जो तत्व  के माध्यम से निस्संदिग्ध वजन के पानी  के माध्यम से विस्थापित किया गया होता है। रोमन इंजीनियर वित्रूवियस ने हाइड्रोस्टेटिक दबाव के अनुसार  लीड पाइप फटने की चेतावनी दी थी।<ref name=VitruviusVIII.6>Marcus Vitruvius Pollio (ca. 15 BCE), [https://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Vitruvius/8*.html "The Ten Books of Architecture"], Book VIII, Chapter 6.  At the University of Chicago's Penelope site. Accessed on 2013-02-25.</ref>
दबाव की अवधारणा और जिस तरह से यह तरल पदार्थ द्वारा प्रसारित होता है, उसे 1647 में फ्रांस के गणितज्ञ और दार्शनिक ब्लेज़ पास्कल द्वारा तैयार किया गया था।{{cn|date=July 2022}}
 
दबाव और उसे तरल पदार्थों  के माध्यम से ट्रांसमिट करने का प्रणाली का अविष्कार फ्रांसीसी गणितज्ञ और दार्शनिक ब्लेज पास्कल के माध्यम से 1647 में किया गया था।{{cn|date=July 2022}}
 
 
 
=== प्राचीन यूनान और रोम में जलडायनामिकी ===


==== पाइथागोरियन कप ====
{{Main|पायथागॉरियन कप}}


=== प्राचीन यूनान और रोम में जलस्थैतिकी ===
"फेयर कप" या पाइथागोरियन कप, जो अधिकतर 6वीं शताब्दी ईसा पूर्व से दिनांकित है, एक हाइड्रोलॉजी टेक्नोलॉजी है जिसकी खोज ग्रीक गणितज्ञ और ज्यामितिज्ञ पाइथागोरस को स्मार्थित की जाती है। यह एक सीखने का उपकरण के रूप में उपयोग में आता था।{{cn|date=July 2022}}


पाइथागोरियन कप ===
कप में एक रेखा उत्कीर्ण की गई होती है और कप के केंद्र में एक छोटी सी लंबवत नली होती है जो नीचे जाती हुई होती है। इस पाइप की ऊंचाई कप के अंदर उत्कीर्ण रेखा से समान होती है। कप उत्कीर्ण रेखा तक बिना किसी तरल पदार्थ के भरा जा सकता है। चूंकि, जब तरल पदार्थ की मात्रा इस भरने की रेखा से अधिक होती है, तो तरल पदार्थ केंद्र में नली में विसर्जित होता है। अपने आप में तरल पदार्थ के आपस में विकर्षण के कारण, कप खाली हो जाता है।
{{Main|Pythagorean cup}}
फेयर कप या पायथागॉरियन कप, जो लगभग 6वीं शताब्दी ईसा पूर्व का है, एक हाइड्रोलिक तकनीक है, जिसके आविष्कार का श्रेय ग्रीक गणितज्ञ और जियोमीटर पाइथागोरस को दिया जाता है। इसे एक शिक्षण उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया गया था।{{cn|date=July 2022}}
कप में कप के अंदरूनी हिस्से में खुदी हुई रेखा होती है, और कप के केंद्र में एक छोटा ऊर्ध्वाधर पाइप होता है जो नीचे की ओर जाता है। इस पाइप की ऊंचाई उतनी ही है जितनी कप के अंदरूनी हिस्से में उकेरी गई रेखा है। कप को बिना किसी तरल पदार्थ के कप के केंद्र में पाइप में जाने के बिना लाइन में भरा जा सकता है। हालाँकि, जब द्रव की मात्रा इस भरण रेखा से अधिक हो जाती है, तो द्रव कप के केंद्र में पाइप में बह जाएगा। अणुओं द्वारा एक दूसरे पर लगने वाले खिंचाव के कारण प्याला खाली हो जाएगा।


==== बगुला का फव्वारा ====
==== बगुला का फव्वारा ====


{{Main|Heron's fountain}}
{{Main|बगुले का फव्वारा}}
हेरॉन का फव्वारा अलेक्जेंड्रिया के हेरॉन द्वारा आविष्कार किया गया एक उपकरण है जिसमें तरल पदार्थ के एक जलाशय द्वारा खिलाए जाने वाले द्रव का एक जेट होता है। फव्वारे का निर्माण इस तरह से किया जाता है कि जेट की ऊंचाई जलाशय में द्रव की ऊंचाई से अधिक हो जाती है, जाहिर तौर पर हाइड्रोस्टेटिक दबाव के सिद्धांतों का उल्लंघन होता है। डिवाइस में एक उद्घाटन होता है और दो कंटेनर एक के ऊपर एक व्यवस्थित होते हैं। मध्यवर्ती बर्तन, जिसे सील कर दिया गया था, द्रव से भरा हुआ था, और कई प्रवेशनी (जहाजों के बीच तरल पदार्थ को स्थानांतरित करने के लिए एक छोटी ट्यूब) विभिन्न जहाजों को जोड़ती थी। जहाजों के अंदर फंसी हुई हवा पानी के एक जेट को नोजल से बाहर निकालती है, जिससे मध्यवर्ती जलाशय से सारा पानी निकल जाता है।{{cn|date=July 2022}}


हेरोन का फव्वारा एक उपकरण है जो हेरोन ऑफ एलेक्जेंड्रिया  के माध्यम से विकसित किया गया था जो एक तरल प्रणाली के भंडार से भरी जा रही एक धार की प्रकार होता है। यह फव्वारा ऐसे ढंग से बनाया गया होता है कि जेट की ऊंचाई भंडार में तरल की ऊंचाई से अधिक होती है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव के सिद्धांतों के विरुद्ध लगता है। यह उपकरण एक खुली और दो ऊपर से एक दूसरे के साथ व्यवस्थित ढंग से बनाया जाता है। अंतर्में भंडार जो बंद किया गया था, तरल से भरा हुआ था, और विभिन्न कैनुला जो विभिन्न वास्तुओं के बीच तरल को स्थानांतरित करने के लिए एक छोटी ट्यूब होती हैं। वास्तुओं के भीतर फंसा हुआ हवा, नोजल से जल का एक जेट उत्पन्न करती है, जो मध्यम भंडार से सभी जल को खाली कर देता है।{{cn|date=July 2022}}


=== जलस्थैतिकी में पास्कल का योगदान ===


{{Main|Pascal's Law}}
=== जलडायनामिकी में पास्कल का योगदान ===
पास्कल ने हाइड्रोस्टैटिक्स और हाइड्रोडायनामिक्स दोनों के विकास में योगदान दिया। पास्कल का नियम द्रव यांत्रिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है जो बताता है कि द्रव की सतह पर लगाया गया कोई भी दबाव सभी दिशाओं में तरल पदार्थ में समान रूप से प्रसारित होता है, इस तरह से कि दबाव में प्रारंभिक परिवर्तन नहीं बदलते हैं।
 
{{Main|पास्कल का नियम}}
 
पास्कल ने जलदायन तथा जलमद्यानिकी दोनों के विकास में योगदान दिया। पास्कल का नियम एक तरौतात्मक तरल प्रौद्योगिकी का मौलिक सिद्धांत है, जो कि किसी भी तरल की सतह पर लगाई गई कोई भी दबाव सतत रूप से तरल में सभी दिशाओं में प्रसारित होता है, इस प्रकार कि दबाव में पहले से सम्मलिता विविधताओं को परिवर्तित नहीं किया जाता।


== आराम पर तरल पदार्थ में दबाव ==
== आराम पर तरल पदार्थ में दबाव ==
तरल पदार्थ की मौलिक प्रकृति के कारण, कतरनी तनाव की उपस्थिति में द्रव आराम पर नहीं रह सकता है। हालांकि, तरल पदार्थ दबाव सतह को किसी भी संपर्क सतह पर सामान्य कर सकते हैं। यदि द्रव में एक बिंदु को एक असीम रूप से छोटे घन के रूप में माना जाता है, तो यह संतुलन के सिद्धांतों से अनुसरण करता है कि द्रव की इस इकाई के हर तरफ दबाव समान होना चाहिए। यदि ऐसा नहीं होता, तो द्रव परिणामी बल की दिशा में गति करता। इस प्रकार, किसी तरल पदार्थ पर द्रव का दाब समदैशिक होता है; यानी, यह सभी दिशाओं में समान परिमाण के साथ कार्य करता है। यह विशेषता तरल पदार्थ को पाइप या ट्यूब की लंबाई के माध्यम से बल संचारित करने की अनुमति देती है; यानी, एक पाइप में तरल पदार्थ पर लगाया गया बल द्रव के माध्यम से पाइप के दूसरे छोर तक प्रेषित होता है। इस सिद्धांत को पहले थोड़ा विस्तारित रूप में, ब्लेज़ पास्कल द्वारा तैयार किया गया था, और अब इसे पास्कल का नियम कहा जाता है।{{cn|date=July 2022}}
फ़्लूइड की सम्मलित में, शेयर तनाव के उपस्थिति में फ़्लूइड शांति में नहीं रह सकता है। चूंकि, फ़्लूइड संपर्कित सतह के साथ समानांतर दबाव उत्पन्न कर सकता है। यदि एक बिंदु को एक असीमित छोटे क्यूब के रूप में समझा जाए जो तरल में है, तो संतुलन के सिद्धांतों से पूर्णतः सहमत होता है कि इस तरल के प्रत्येक ओर दबाव समान होना चाहिए। यदि ऐसा नहीं होता है, तो तरल उस दिशा में चलता है जिस दिशा में प्रभावी बल होता है। इस प्रकार, शांत तरल पर दबाव सर्वत्रिक होता है, अर्थात यह सभी दिशाओं में समान विस्तार के साथ कार्य करता है। इस विशेषता के कारण तरल पाइप या ट्यूब के लंबाई के माध्यम से बल को ट्रांसमिट कर सकते हैं। अर्थात, पाइप में एक फ़ोर्स लागू करने से, तरल के माध्यम से, पाइप के दूसरे छोर पर ट्रांसमिट होता है।इस सिद्धांत को पहले थोड़ा विस्तारित रूप में, ब्लेज़ पास्कल के माध्यम से तैयार किया गया था, और अब इसे पास्कल का नियम कहा जाता है।{{cn|date=July 2022}}




===जलस्थैतिक दबाव===<!-- This section is linked from [[Water tower]] -->
===जलडायनामिक दबाव===
{{See also|Vertical pressure variation}}
{{See also|लंबवत दबाव भिन्नता}}
स्थिर तरल में, सभी घर्षण और जड़त्वीय तनाव गायब हो जाते हैं और सिस्टम के तनाव की स्थिति को हाइड्रोस्टेटिक कहा जाता है। जब यह स्थिति {{math|''V'' {{=}} 0}} नेवियर-स्टोक्स समीकरणों पर लागू होने पर, दबाव का ढाल केवल शारीरिक बलों का एक कार्य बन जाता है। एक गुरुत्वाकर्षण बल क्षेत्र की तरह एक रूढ़िवादी बल क्षेत्र में बैरोट्रोपिक तरल पदार्थ के लिए, संतुलन पर द्रव द्वारा लगाया गया दबाव गुरुत्वाकर्षण द्वारा लगाए गए बल का एक कार्य बन जाता है।{{cn|date=July 2022}}
एक शांत तरल में, सभी घर्षणीय और अग्रवर्ती तनाव समाप्त हो जाते हैं और सिस्टम का तनाव की स्थिति को हाइड्रोस्टैटिक कहा जाता है। जब नवियर-स्टोक्स के समीकरणों पर {{math|''V'' {{=}} 0}} की शर्त लागू की जाती है, तो दबाव का ढलान एकमात्र शरीर बलों का एक फंक्शन बन जाता है। एक बारोट्रोपिक तरल में एक संरक्षक बल के क्षेत्र जैसे गुरुत्वाकर्षण बल के लिए, स्थिर स्थिति में तरल के दबाव का अभ्यास गुरुत्वाकर्षण बल  के माध्यम से लगाए गए बल का फंक्शन बन जाता है।{{cn|date=July 2022}}
हाइड्रोस्टैटिक दबाव तरल पदार्थ के एक असीम रूप से छोटे घन के नियंत्रण मात्रा विश्लेषण से निर्धारित किया जा सकता है। चूंकि दबाव को एक परीक्षण क्षेत्र पर लगाए गए बल के रूप में परिभाषित किया गया है ({{math|''p'' {{=}} {{sfrac|''F''|''A''}}}}, साथ {{mvar|p}}: दबाव, {{mvar|F}}: क्षेत्र के लिए सामान्य बल {{mvar|A}}, {{mvar|A}}: क्षेत्र), और तरल पदार्थ के ऐसे किसी भी छोटे घन पर कार्य करने वाला एकमात्र बल इसके ऊपर द्रव स्तंभ का भार है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव की गणना निम्न सूत्र के अनुसार की जा सकती है:
 
जलगत दबाव को एक असीमित छोटी ऊब की नियंत्रण आयतन विश्लेषण से निर्धारित किया जा सकता है। क्योंकि दबाव एक परीक्षण क्षेत्र पर बल के रूप में परिभाषित किया जाता है ({{math|''p'' {{=}} {{sfrac|''F''|''A''}}}}, जहां  {{mvar|p}}: दबाव, {{mvar|F}}: क्षेत्र {{mvar|A}} के अनुपात में लगे बल {{mvar|A}}: क्षेत्र), और ऐसी कोई बल एकमात्र ऊपरी जलमण्डल के ऊपर किया गया तरल की वजह से ऊब के किसी भी छोटे घन में काम करता है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव निम्नलिखित सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।:


:<math>p(z)-p(z_0)=\frac{1}{A}\int_{z_0}^z dz' \iint_A dx' dy'\, \rho (z') g(z') = \int_{z_0}^z dz'\, \rho (z') g(z') ,</math>
:<math>p(z)-p(z_0)=\frac{1}{A}\int_{z_0}^z dz' \iint_A dx' dy'\, \rho (z') g(z') = \int_{z_0}^z dz'\, \rho (z') g(z') ,</math>
कहाँ पे:
कहाँ पे:
* {{mvar|p}} हीड्रास्टाटिक दबाव (पा) है,
* {{mvar|p}} हीड्रास्टाटिक दबाव है (पास्कल),
* {{mvar|ρ}} द्रव घनत्व है (किग्रा/एम<sup>3</sup>),
* {{mvar|ρ}} द्रव घनत्व है (किलोग्राम/मीटर^<sup>3</sup>),
* {{mvar|g}} गुरुत्वाकर्षण त्वरण है (एम/एस<sup>2</sup>),
* {{mvar|g}} गुरुत्वाकर्षण त्वरण है (मीटर/सेकंड<sup>2</sup>),
* {{mvar|A}} परीक्षण क्षेत्र है (एम<sup>2</sup>),
* {{mvar|A}} परीक्षण क्षेत्र है (मीटर<sup>2</sup>),
* {{mvar|z}} परीक्षण क्षेत्र (एम) की ऊंचाई (गुरुत्वाकर्षण की दिशा के समानांतर) है,
* {{mvar|z}} परीक्षण क्षेत्र (एम) की ऊंचाई (गुरुत्वाकर्षण की दिशा के समानांतर) है,
* {{math|''z''<sub>0</sub>}} दबाव मापन की ऊंचाई है # निरपेक्ष, गेज और अंतर दबाव - शून्य संदर्भ (एम)।
* {{math|''z''<sub>0</sub>}} ददबाव के शून्य संदर्भ बिंदु की ऊँचाई है (मीटर)।


पानी और अन्य तरल पदार्थों के लिए, निम्नलिखित दो मान्यताओं के आधार पर, कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए इस इंटीग्रल को महत्वपूर्ण रूप से सरल बनाया जा सकता है: चूंकि कई तरल पदार्थों को असम्पीडित माना जा सकता है, पूरे तरल में एक स्थिर घनत्व मानकर एक उचित अच्छा अनुमान लगाया जा सकता है। (वही धारणा गैसीय वातावरण में नहीं बनाई जा सकती है।) साथ ही, ऊंचाई के बाद से {{mvar|h}} के बीच द्रव स्तंभ के {{mvar|z}} और {{math|''z''<sub>0</sub>}} पृथ्वी की त्रिज्या की तुलना में अक्सर यथोचित रूप से छोटा होता है, की भिन्नता की उपेक्षा की जा सकती है {{mvar|[[Gravity|g]]}}. इन परिस्थितियों में, समाकलन को सूत्र में सरलीकृत किया जाता है:
जल और अन्य तरल पदार्थों के लिए, इस निर्धारित तकनीक को बहुत से व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए आसानी से सरल बनाया जा सकता है, जो निम्न दो मानदंडों पर आधारित होते हैं। अधिकांश तरलों को असंघटित माना जा सकता है, तो एक स्थिर घनत्व अनुमान किए जाने से उनमें संभवतः एक समान घनत्व मान लिया जा सकता है। एक गैसीय वातावरण के भीतर ऐसा समान अनुमान नहीं किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त  {{mvar|z}} और {{math|''z''<sub>0</sub>}} के बीच तरल स्तंभ की ऊंचाई {{mvar|h}} धरती के त्रिज्या से समानता त्मक रूप से बहुत कम होती है, इसलिए {{mvar|[[Gravity|g]]}}.का विविधता को नजरअंदाज किया जा सकता है। इस परिस्थिति के अनुसार , अंतरण निम्नलिखित सूत्र में सरल हो जाता है:
:<math>p - p_0 = \rho g h,</math>
:<math>p - p_0 = \rho g h,</math>
कहाँ पे {{mvar|h}} ऊंचाई है {{math|''z'' − ''z''<sub>0</sub>}} परीक्षण मात्रा और दबाव के शून्य संदर्भ बिंदु के बीच तरल स्तंभ का। इस सूत्र को अक्सर साइमन स्टीविन|स्टीविन का नियम कहा जाता है।<ref>{{cite book|last1=Bettini|first1=Alessandro|title=A Course in Classical Physics 2—Fluids and Thermodynamics|date=2016|publisher=Springer|isbn=978-3-319-30685-8|page=8}}</ref><ref>{{cite book|last1=Mauri|first1=Roberto|title=Transport Phenomena in Multiphase Flow|date=8 April 2015|publisher=Springer|isbn=978-3-319-15792-4|page=24|url=https://books.google.com/books?id=S3L0BwAAQBAJ&pg=PA24|access-date=3 February 2017}}</ref> ध्यान दें कि यह संदर्भ बिंदु तरल की सतह पर या उसके नीचे स्थित होना चाहिए। अन्यथा, किसी को स्थिरांक के साथ अभिन्न को दो (या अधिक) शब्दों में विभाजित करना होगा {{math|''ρ''<sub>liquid</sub>}} और {{math|''ρ''(''z''′)<sub>above</sub>}}. उदाहरण के लिए, दबाव माप # निरपेक्ष, गेज और अंतर दबाव - वैक्यूम की तुलना में शून्य संदर्भ है:
जहाँ  {{mvar|h}} ऊंचाई है {{math|''z'' − ''z''<sub>0</sub>}} परीक्षण मात्रा और दबाव के शून्य संदर्भ बिंदु के बीच तरल स्तंभ का। इस सूत्र को अधिकांशतः साइमन स्टीविन|स्टीविन का नियम कहा जाता है।<ref>{{cite book|last1=Bettini|first1=Alessandro|title=A Course in Classical Physics 2—Fluids and Thermodynamics|date=2016|publisher=Springer|isbn=978-3-319-30685-8|page=8}}</ref><ref>{{cite book|last1=Mauri|first1=Roberto|title=Transport Phenomena in Multiphase Flow|date=8 April 2015|publisher=Springer|isbn=978-3-319-15792-4|page=24|url=https://books.google.com/books?id=S3L0BwAAQBAJ&pg=PA24|access-date=3 February 2017}}</ref> यह सूत्र अधिकांशतः स्टेविन का नियम[4][5] कहलाता है। ध्यान दें कि इस संदर्भ बिंदु को तरल की सतह पर या उससे नीचे होना चाहिए। अन्यथा, आपको अचानक {{math|''ρ''<sub>liquid</sub>}} और {{math|''ρ''(''z''′)<sub>above</sub>}}. उदाहरण के लिए, वैक्यूम के साथ समानता  में पूर्ण दबाव है:


:<math>p = \rho g H + p_\mathrm{atm},</math>
:<math>p = \rho g H + p_\mathrm{atm},</math>
कहाँ पे {{mvar|H}} परीक्षण क्षेत्र के ऊपर सतह पर तरल स्तंभ की कुल ऊंचाई है, और {{math|''p''<sub>atm</sub>}} वायुमंडलीय दबाव है, यानी, तरल सतह से अनंत तक वायु स्तंभ पर शेष अभिन्न से गणना की गई दबाव। प्रेशर प्रिज्म का उपयोग करके इसे आसानी से देखा जा सकता है।
यहां {{mvar|H}} परीक्षण क्षेत्र से सतह तक तरल ऊँचाई का कुल ऊँचाई है और {{math|''p''<sub>atm</sub>}} वायुमण्डलीय दबाव है, अर्थात अधिकतम दबाव का जो की तरल की सतह से नीचे की तरफ होता है और जिसे हम स्पष्ट रूप से दिखाने के लिए एक दबाव प्रिज्म का उपयोग कर सकते हैं।


पास्कलाइजेशन नामक प्रक्रिया में खाद्य पदार्थों के संरक्षण में हाइड्रोस्टेटिक दबाव का उपयोग किया गया है।<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=edPzm5KSMmYC|title=Understanding Food: Principles and Preparation|last=Brown|first=Amy Christian|publisher=Cengage Learning|year=2007|edition=3|isbn=978-0-495-10745-3|page=546}}</ref>
पास्कलाइजेशन नामक प्रक्रिया में खाद्य पदार्थों के संरक्षण में हाइड्रोस्टेटिक दबाव का उपयोग किया गया है।<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=edPzm5KSMmYC|title=Understanding Food: Principles and Preparation|last=Brown|first=Amy Christian|publisher=Cengage Learning|year=2007|edition=3|isbn=978-0-495-10745-3|page=546}}</ref>
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* {{mvar|h}} ऊंचाई है
* {{mvar|h}} ऊंचाई है


इसे बैरोमेट्रिक सूत्र के रूप में जाना जाता है, और शायद दबाव को हाइड्रोस्टेटिक दबाव मानने से प्राप्त होता है।
इसे बैरोमेट्रिक सूत्र के रूप में जाना जाता है, और संभवतः दबाव को हाइड्रोस्टेटिक दबाव मानने से प्राप्त होता है।


यदि गैस में अनेक प्रकार के अणु हैं, तो प्रत्येक प्रकार का आंशिक दाब इस समीकरण द्वारा दिया जाएगा। अधिकांश परिस्थितियों में, गैस की प्रत्येक प्रजाति का वितरण अन्य प्रजातियों से स्वतंत्र होता है।
यदि गैस में अनेक प्रकार के अणु हैं, तो प्रत्येक प्रकार का आंशिक दाब इस समीकरण के माध्यम से दिया जाएगा। अधिकांश परिस्थितियों में, गैस की प्रत्येक प्रजाति का वितरण अन्य प्रजातियों से स्वतंत्र होता है।


=== उछाल ===
=== उछाल ===
{{Main|Buoyancy}}
{{Main|उछाल}}
मनमाना आकार का कोई भी पिंड जो किसी तरल पदार्थ में, आंशिक या पूर्ण रूप से डूबा हुआ है, स्थानीय दबाव प्रवणता के विपरीत दिशा में एक शुद्ध बल की क्रिया का अनुभव करेगा। यदि यह दबाव प्रवणता गुरुत्वाकर्षण से उत्पन्न होती है, तो शुद्ध बल गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत ऊर्ध्वाधर दिशा में होता है। इस ऊर्ध्वाधर बल को उत्प्लावकता या उत्प्लावक बल कहा जाता है और विस्थापित द्रव के वजन के बराबर, लेकिन दिशा में विपरीत होता है। गणितीय रूप से,
 
जो कोई भी तरल पदार्थ के भीतर भागीदारी से या पूर्णतया डुबा हुआ होता है, उस पर कुछ विशेष तापमान होता है जो उसके आस-पास तरल के दबाव ग्रेडिएंट से उत्पन्न होता है। यदि इस दबाव ग्रेडिएंट का कारण गुरुत्वाकर्षण से उत्पन्न होता है तो नेट बल वर्तमान में गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत विशिष्ट दिशा में होता है। यह वर्तमान में ऊपर-नीचे के दिशा में बल के रूप में जाना जाता है और इसका आकार वह तरल पदार्थ  के माध्यम से विस्थापित ऊर्जा के वजन के समान होता है। गणितीय रूप से,


:<math>F = \rho g V </math>
:<math>F = \rho g V </math>
कहाँ पे {{mvar|ρ}} द्रव का घनत्व है, {{mvar|g}} गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है, और {{mvar|V}} घुमावदार सतह के ठीक ऊपर तरल पदार्थ का आयतन है।<ref name="F-M">{{cite book|last1=Fox|first1=Robert|last2=McDonald|first2=Alan|last3=Pritchard|first3=Philip|title=Fluid Mechanics|edition=8|year=2012|publisher=[[John Wiley & Sons]]|isbn=978-1-118-02641-0|pages=76–83}}</ref> उदाहरण के लिए, एक जहाज के मामले में, इसका वजन आसपास के पानी के दबाव बलों द्वारा संतुलित होता है, जिससे यह तैरता रहता है। यदि जहाज पर अधिक माल लादा जाता है, तो यह पानी में और अधिक डूब जाएगा - अधिक पानी विस्थापित करेगा और इस प्रकार बढ़े हुए वजन को संतुलित करने के लिए एक उच्च उत्प्लावक बल प्राप्त करेगा।{{cn|date=July 2022}}
जहां  {{mvar|ρ}} तरल पदार्थ का घनत्व है, {{mvar|g}} गुरुत्वाकर्षण की त्वरण है और {{mvar|V}} झुकी सतह से सीधे ऊपर के तरल के आयतन को दर्शाता है। <ref name="F-M">{{cite book|last1=Fox|first1=Robert|last2=McDonald|first2=Alan|last3=Pritchard|first3=Philip|title=Fluid Mechanics|edition=8|year=2012|publisher=[[John Wiley & Sons]]|isbn=978-1-118-02641-0|pages=76–83}}</ref> जैसे एक जहाज की स्थिति, उसका वजन आस-पास के पानी से दबाव वाली ताकतों  के माध्यम से संतुलित होता है, जो उसे तैरने की स्थिति में रखता है। यदि जहाज पर और सामान जोड़ा जाता है, तो वह और भी ज्यादा पानी में डूब जाएगा - जो और ज्यादा पानी को ऊपर उठाने और बढ़े हुए वजन को संतुलित करने के लिए एक उच्च तारलीय बल प्राप्त करेगा।{{cn|date=July 2022}}
 
उछाल के सिद्धांत की खोज का श्रेय आर्किमिडीज को दिया जाता है।
उछाल के सिद्धांत की खोज का श्रेय आर्किमिडीज को दिया जाता है।
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The principle of Archimedes proved experimentally in the following manner: taking a body hanging in the small dynamometer, read the indication of weight. Then, add a deep dish and keep the body hanging on the dynamometer immersed in glass completely overflowing with water.  The indication of the immersed dynamometer will be smaller than the pre-immersion reading.  At the same time, some of the water from the overflowing glass will be poured on the plate; the weight of the overflowed water will equal the difference in body weight between dynamometer readings. This test is more accurate when a special "weir tank" is used properly.
After the above experiment, the principle of Archimedes can be simplified:
: Each body is immersed in a liquid loses both by weight, as the weight of the liquid that displaces.


Accordingly, when a body is found inside a liquid, two main forces ("resultants") will be observed: the body weight and the force applied to this buoyancy.  A further three cases can be distinguished, depending on the values of the resultants:
# The body weight is greater than the buoyancy, causing the body to sink
# The body weight is equal to the buoyancy, causing the body to be suspended in the liquid
# The body weight is less than the buoyancy, causing the body to float


The actual case depends on the [[specific weight]] of the body (solid or liquid) and its relationship to the specific gravity of the liquid. For example, wood, cork, and oil float on water, while iron, aluminum, and mercury sink.
=== जलमग्न सतहों पर जलडायनामिक बल ===
 
जलमग्न सतह पर कार्य करने वाले हाइड्रोस्टेटिक बल के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर घटक निम्नलिखित के माध्यम से दिए गए हैं:<ref name=" F-M" />
The principle finds very wide application in daily life, particularly in engineering. Anything that floats, such as ships, all lighter water bodies, the human body, floats, amphibious vehicles, etc. obey the principle.  The principle is particularly applicable in shipbuilding, which implements the principle in extensive detail.
-->
 
 
=== जलमग्न सतहों पर जलस्थैतिक बल ===
जलमग्न सतह पर कार्य करने वाले हाइड्रोस्टेटिक बल के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर घटक निम्नलिखित द्वारा दिए गए हैं:<ref name=" F-M" />


:<math>\begin{align} F_\mathrm{h} &= p_\mathrm{c}A \\ F_\mathrm{v} &= \rho g V \end{align}</math>
:<math>\begin{align} F_\mathrm{h} &= p_\mathrm{c}A \\ F_\mathrm{v} &= \rho g V \end{align}</math>
कहाँ पे:
जहाँ:
* {{math|''p''<sub>c</sub>}} जलमग्न सतह के ऊर्ध्वाधर प्रक्षेपण के केन्द्रक पर दबाव है
* {{math|''p''<sub>c</sub>}} समुद्रतल से लटके हुए सतह के लम्बवत प्रक्षेपण के सेंट्रॉइड पर दबाव है
* {{mvar|A}} सतह के समान लंबवत प्रक्षेपण का क्षेत्र है
* {{mvar|A}} उसी लम्बवत प्रक्षेपण के लंबवत प्रस्थ का क्षेत्र है
* {{mvar|ρ}} द्रव का घनत्व है
* {{mvar|ρ}} तरल पदार्थ का घनत्व है
* {{mvar|g}} गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है
* {{mvar|g}} गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है
* {{mvar|V}} घुमावदार सतह के ठीक ऊपर तरल पदार्थ का आयतन है
* {{mvar|V}} घुमावदार सतह के ठीक ऊपर तरल पदार्थ का आयतन है


== तरल पदार्थ (मुक्त सतहों वाले तरल पदार्थ) ==
== तरल पदार्थ (मुक्त सतहों वाले तरल पदार्थ) ==
तरल पदार्थों में मुक्त सतह हो सकती है जिस पर वे गैसों के साथ या वैक्यूम के साथ इंटरफेस करते हैं। सामान्यतः, कतरनी तनाव को बनाए रखने की क्षमता की कमी के कारण मुक्त सतह तेजी से एक संतुलन की ओर समायोजित हो जाती है। हालांकि, छोटे लंबाई के पैमाने पर, सतह तनाव से एक महत्वपूर्ण संतुलन बल होता है।
रसायन तत्वों की समानता  में, द्रव्यों के पास जो आस्तेरबंद रूप से संरचित परमाणुओं की कमी होती है उन्हें द्रव भी कहा जाता है। ये द्रव गैसों या वैक्यूम के साथ इंटरफेस करने वाली फ्री सतहों वाले हो सकते हैं। सामान्यतः, यह शियर तनाव को सहने की क्षमता की कमी के कारण ये फ्री सतहें बड़ी त्वरण से संतुलित हो जाती हैं। चूंकि, छोटे स्तर पर, सतह ऊतक के समन्वय बल से एक महत्वपूर्ण संतुलन बल होता है।


=== केशिका क्रिया ===
=== केशिका क्रिया ===
जब तरल पदार्थ उन जहाजों में विवश होते हैं जिनके आयाम छोटे होते हैं, प्रासंगिक लंबाई के पैमाने की तुलना में, सतह तनाव प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाता है जिससे केशिका क्रिया के माध्यम से एक मेनिस्कस (तरल) का निर्माण होता है। इस केशिका क्रिया का जैविक प्रणालियों के लिए गहरा परिणाम है क्योंकि यह प्लांट जाइलम में पानी के प्रवाह के दो ड्राइविंग तंत्रों में से एक का हिस्सा है, वाष्पोत्सर्जन खिंचाव।
जब तरल परिसंचरण के लिए मापदंडों में बंद किया जाता है जिनके आयाम उचित माप के मुकाबले छोटे होते हैं, तो सतह तनाव के प्रभाव विशेष महत्वपूर्ण होते हैं जो कैपिलरी कार्रवाई के माध्यम से एक मेनिस्कस के उत्पादन के लिए जिम्मेदार होते हैं। यह कैपिलरी क्रिया जीव विज्ञानी प्रणालियों के लिए गंभीर परिणामों का भाग होती है क्योंकि यह पौधे के वेलम में जल के प्रवाह के दो ड्राइविंग प्रणालियों में से एक है, जिसे ट्रांसपाइरेशनल पुल कहा जाता है।


===हैंगिंग ड्रॉप्स===
===हैंगिंग ड्रॉप्स===
पृष्ठ तनाव के बिना, बूँदें (तरल) नहीं बन पाएंगी। बूंदों के आयाम और स्थिरता सतह के तनाव से निर्धारित होती है। बूंद का पृष्ठ तनाव द्रव के संसंजन गुण के समानुपाती होता है।
तल तन्तु में बिना पृष्ठ तनाव के बूंदें नहीं बन सकतीं। बूंदों के आकार और स्थिरता पृष्ठ तनाव  के माध्यम से निर्धारित होती है। बूंद का सतह तनाव फ्लूइड की सम्मोहन गुणवत्ता से सीधे संबंधित होता है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* {{annotated link|Communicating vessels}}
* {{annotated link|संचार पोत}}
* {{annotated link|Hydrostatic test}}
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==संदर्भ==
==संदर्भ==
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Latest revision as of 12:42, 26 October 2023

साइक्लोपीडिया

द्रवस्थैतिकी (फ्लूड डायनामिक) या हाइड्रोस्टेटिक्स एक प्रकार की फ्लूड मैकेनिक्स है जो एक तैरते हुए वस्तु और डूबी हुई वस्तु की स्थिरता की स्थिति और एक तरफ से एक फ्लूड में दबाव या एक डूबी हुई वस्तु पर फ्लूड के माध्यम से दबाव का अध्ययन करती है।[1] [2]

यह स्थिर संतुलन में फ्लूइड की शर्तों का अध्ययन करता है जो तीव्र गति से फ्लूइड की अध्ययन के विपरीत होता है। हाइड्रोस्टेटिक्स फ्लूड डायनामिक का एक उपश्रेणी है, जो सभी फ्लूइड्स के अध्ययन को सम्मलित करती है, अर्थात विसंगतिपूर्ण या अविसंगतिपूर्ण, स्थिर होते हुए।

हाइड्रोस्टेटिक्स उपकरणों के इंजीनियरिंग के लिए महत्वपूर्ण है, जो फ्लूइड को संग्रहित, वाहित और उपयोग करने के लिए होते हैं। यह भूभौतिकी और ब्रह्मांड भौतिकी के लिए भी प्रासंगिक है (जैसे प्लेट टेक्टोनिक्स और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के अनियमितताओं को समझने में), आबंश विज्ञान में, चिकित्सा में (रक्तचाप के सन्दर्भ में), और कई अन्य क्षेत्रों में।

हाइड्रोस्टेटिक्स दैनिक जीवन के कई प्रभावों के भौतिक विवरण प्रदान करता है, जैसे कि ऊँचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव क्यों बदलता है, क्यों लकड़ी और तेल पानी पर तैरते हैं और क्यों स्थिर जल की सतह किसी भी आकार के पात्र के लिए सदैव सतत और क्षैतिज होती है।

इतिहास

हाइड्रोस्टेटिक्स के कुछ सिद्धांतों को प्राचीन काल से ही एक अनुभवशील और सहज रूप से जाना जाता था, जैसे कि नावों, टांकियों, नहरों और फव्वारों के निर्माताओं के माध्यम से। अर्किमीडीज़ को अर्किमीडीज़ के सिद्धांत की खोज का श्रेय दिया जाता है, जो एक तत्व के लिए जो एक तरल में डूबा होता है, उस पर बुयोंसी बल संबंधित होता है जो तत्व के माध्यम से निस्संदिग्ध वजन के पानी के माध्यम से विस्थापित किया गया होता है। रोमन इंजीनियर वित्रूवियस ने हाइड्रोस्टेटिक दबाव के अनुसार लीड पाइप फटने की चेतावनी दी थी।[3]

दबाव और उसे तरल पदार्थों के माध्यम से ट्रांसमिट करने का प्रणाली का अविष्कार फ्रांसीसी गणितज्ञ और दार्शनिक ब्लेज पास्कल के माध्यम से 1647 में किया गया था।[citation needed]


प्राचीन यूनान और रोम में जलडायनामिकी

पाइथागोरियन कप

"फेयर कप" या पाइथागोरियन कप, जो अधिकतर 6वीं शताब्दी ईसा पूर्व से दिनांकित है, एक हाइड्रोलॉजी टेक्नोलॉजी है जिसकी खोज ग्रीक गणितज्ञ और ज्यामितिज्ञ पाइथागोरस को स्मार्थित की जाती है। यह एक सीखने का उपकरण के रूप में उपयोग में आता था।[citation needed]

कप में एक रेखा उत्कीर्ण की गई होती है और कप के केंद्र में एक छोटी सी लंबवत नली होती है जो नीचे जाती हुई होती है। इस पाइप की ऊंचाई कप के अंदर उत्कीर्ण रेखा से समान होती है। कप उत्कीर्ण रेखा तक बिना किसी तरल पदार्थ के भरा जा सकता है। चूंकि, जब तरल पदार्थ की मात्रा इस भरने की रेखा से अधिक होती है, तो तरल पदार्थ केंद्र में नली में विसर्जित होता है। अपने आप में तरल पदार्थ के आपस में विकर्षण के कारण, कप खाली हो जाता है।

बगुला का फव्वारा

हेरोन का फव्वारा एक उपकरण है जो हेरोन ऑफ एलेक्जेंड्रिया के माध्यम से विकसित किया गया था जो एक तरल प्रणाली के भंडार से भरी जा रही एक धार की प्रकार होता है। यह फव्वारा ऐसे ढंग से बनाया गया होता है कि जेट की ऊंचाई भंडार में तरल की ऊंचाई से अधिक होती है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव के सिद्धांतों के विरुद्ध लगता है। यह उपकरण एक खुली और दो ऊपर से एक दूसरे के साथ व्यवस्थित ढंग से बनाया जाता है। अंतर्में भंडार जो बंद किया गया था, तरल से भरा हुआ था, और विभिन्न कैनुला जो विभिन्न वास्तुओं के बीच तरल को स्थानांतरित करने के लिए एक छोटी ट्यूब होती हैं। वास्तुओं के भीतर फंसा हुआ हवा, नोजल से जल का एक जेट उत्पन्न करती है, जो मध्यम भंडार से सभी जल को खाली कर देता है।[citation needed]


जलडायनामिकी में पास्कल का योगदान

पास्कल ने जलदायन तथा जलमद्यानिकी दोनों के विकास में योगदान दिया। पास्कल का नियम एक तरौतात्मक तरल प्रौद्योगिकी का मौलिक सिद्धांत है, जो कि किसी भी तरल की सतह पर लगाई गई कोई भी दबाव सतत रूप से तरल में सभी दिशाओं में प्रसारित होता है, इस प्रकार कि दबाव में पहले से सम्मलिता विविधताओं को परिवर्तित नहीं किया जाता।

आराम पर तरल पदार्थ में दबाव

फ़्लूइड की सम्मलित में, शेयर तनाव के उपस्थिति में फ़्लूइड शांति में नहीं रह सकता है। चूंकि, फ़्लूइड संपर्कित सतह के साथ समानांतर दबाव उत्पन्न कर सकता है। यदि एक बिंदु को एक असीमित छोटे क्यूब के रूप में समझा जाए जो तरल में है, तो संतुलन के सिद्धांतों से पूर्णतः सहमत होता है कि इस तरल के प्रत्येक ओर दबाव समान होना चाहिए। यदि ऐसा नहीं होता है, तो तरल उस दिशा में चलता है जिस दिशा में प्रभावी बल होता है। इस प्रकार, शांत तरल पर दबाव सर्वत्रिक होता है, अर्थात यह सभी दिशाओं में समान विस्तार के साथ कार्य करता है। इस विशेषता के कारण तरल पाइप या ट्यूब के लंबाई के माध्यम से बल को ट्रांसमिट कर सकते हैं। अर्थात, पाइप में एक फ़ोर्स लागू करने से, तरल के माध्यम से, पाइप के दूसरे छोर पर ट्रांसमिट होता है।इस सिद्धांत को पहले थोड़ा विस्तारित रूप में, ब्लेज़ पास्कल के माध्यम से तैयार किया गया था, और अब इसे पास्कल का नियम कहा जाता है।[citation needed]


जलडायनामिक दबाव

एक शांत तरल में, सभी घर्षणीय और अग्रवर्ती तनाव समाप्त हो जाते हैं और सिस्टम का तनाव की स्थिति को हाइड्रोस्टैटिक कहा जाता है। जब नवियर-स्टोक्स के समीकरणों पर V = 0 की शर्त लागू की जाती है, तो दबाव का ढलान एकमात्र शरीर बलों का एक फंक्शन बन जाता है। एक बारोट्रोपिक तरल में एक संरक्षक बल के क्षेत्र जैसे गुरुत्वाकर्षण बल के लिए, स्थिर स्थिति में तरल के दबाव का अभ्यास गुरुत्वाकर्षण बल के माध्यम से लगाए गए बल का फंक्शन बन जाता है।[citation needed]

जलगत दबाव को एक असीमित छोटी ऊब की नियंत्रण आयतन विश्लेषण से निर्धारित किया जा सकता है। क्योंकि दबाव एक परीक्षण क्षेत्र पर बल के रूप में परिभाषित किया जाता है (p = F/A, जहां p: दबाव, F: क्षेत्र A के अनुपात में लगे बल A: क्षेत्र), और ऐसी कोई बल एकमात्र ऊपरी जलमण्डल के ऊपर किया गया तरल की वजह से ऊब के किसी भी छोटे घन में काम करता है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव निम्नलिखित सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।:

कहाँ पे:

  • p हीड्रास्टाटिक दबाव है (पास्कल),
  • ρ द्रव घनत्व है (किलोग्राम/मीटर^3),
  • g गुरुत्वाकर्षण त्वरण है (मीटर/सेकंड2),
  • A परीक्षण क्षेत्र है (मीटर2),
  • z परीक्षण क्षेत्र (एम) की ऊंचाई (गुरुत्वाकर्षण की दिशा के समानांतर) है,
  • z0 ददबाव के शून्य संदर्भ बिंदु की ऊँचाई है (मीटर)।

जल और अन्य तरल पदार्थों के लिए, इस निर्धारित तकनीक को बहुत से व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए आसानी से सरल बनाया जा सकता है, जो निम्न दो मानदंडों पर आधारित होते हैं। अधिकांश तरलों को असंघटित माना जा सकता है, तो एक स्थिर घनत्व अनुमान किए जाने से उनमें संभवतः एक समान घनत्व मान लिया जा सकता है। एक गैसीय वातावरण के भीतर ऐसा समान अनुमान नहीं किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त z और z0 के बीच तरल स्तंभ की ऊंचाई h धरती के त्रिज्या से समानता त्मक रूप से बहुत कम होती है, इसलिए g.का विविधता को नजरअंदाज किया जा सकता है। इस परिस्थिति के अनुसार , अंतरण निम्नलिखित सूत्र में सरल हो जाता है:

जहाँ h ऊंचाई है zz0 परीक्षण मात्रा और दबाव के शून्य संदर्भ बिंदु के बीच तरल स्तंभ का। इस सूत्र को अधिकांशतः साइमन स्टीविन|स्टीविन का नियम कहा जाता है।[4][5] यह सूत्र अधिकांशतः स्टेविन का नियम[4][5] कहलाता है। ध्यान दें कि इस संदर्भ बिंदु को तरल की सतह पर या उससे नीचे होना चाहिए। अन्यथा, आपको अचानक ρliquid और ρ(z′)above. उदाहरण के लिए, वैक्यूम के साथ समानता में पूर्ण दबाव है:

यहां H परीक्षण क्षेत्र से सतह तक तरल ऊँचाई का कुल ऊँचाई है और patm वायुमण्डलीय दबाव है, अर्थात अधिकतम दबाव का जो की तरल की सतह से नीचे की तरफ होता है और जिसे हम स्पष्ट रूप से दिखाने के लिए एक दबाव प्रिज्म का उपयोग कर सकते हैं।

पास्कलाइजेशन नामक प्रक्रिया में खाद्य पदार्थों के संरक्षण में हाइड्रोस्टेटिक दबाव का उपयोग किया गया है।[6]


चिकित्सा

चिकित्सा में, रक्त वाहिकाओं में हाइड्रोस्टेटिक दबाव दीवार के खिलाफ रक्त का दबाव होता है। यह ओंकोटिक दबाव का विरोधी बल है।[citation needed]


वायुमंडलीय दबाव

सांख्यिकीय यांत्रिकी से पता चलता है कि, एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में स्थिर तापमान के शुद्ध आदर्श गैस के लिए, टी, इसका दबाव, पी ऊंचाई, एच के साथ भिन्न होगा:

कहाँ पे:

  • g मानक गुरुत्वाकर्षण है
  • T परम तापमान है
  • k बोल्ट्जमैन स्थिरांक है
  • M गैस के एक अणु का द्रव्यमान है
  • p दबाव है
  • h ऊंचाई है

इसे बैरोमेट्रिक सूत्र के रूप में जाना जाता है, और संभवतः दबाव को हाइड्रोस्टेटिक दबाव मानने से प्राप्त होता है।

यदि गैस में अनेक प्रकार के अणु हैं, तो प्रत्येक प्रकार का आंशिक दाब इस समीकरण के माध्यम से दिया जाएगा। अधिकांश परिस्थितियों में, गैस की प्रत्येक प्रजाति का वितरण अन्य प्रजातियों से स्वतंत्र होता है।

उछाल

जो कोई भी तरल पदार्थ के भीतर भागीदारी से या पूर्णतया डुबा हुआ होता है, उस पर कुछ विशेष तापमान होता है जो उसके आस-पास तरल के दबाव ग्रेडिएंट से उत्पन्न होता है। यदि इस दबाव ग्रेडिएंट का कारण गुरुत्वाकर्षण से उत्पन्न होता है तो नेट बल वर्तमान में गुरुत्वाकर्षण बल के विपरीत विशिष्ट दिशा में होता है। यह वर्तमान में ऊपर-नीचे के दिशा में बल के रूप में जाना जाता है और इसका आकार वह तरल पदार्थ के माध्यम से विस्थापित ऊर्जा के वजन के समान होता है। गणितीय रूप से,

जहां ρ तरल पदार्थ का घनत्व है, g गुरुत्वाकर्षण की त्वरण है और V झुकी सतह से सीधे ऊपर के तरल के आयतन को दर्शाता है। [7] जैसे एक जहाज की स्थिति, उसका वजन आस-पास के पानी से दबाव वाली ताकतों के माध्यम से संतुलित होता है, जो उसे तैरने की स्थिति में रखता है। यदि जहाज पर और सामान जोड़ा जाता है, तो वह और भी ज्यादा पानी में डूब जाएगा - जो और ज्यादा पानी को ऊपर उठाने और बढ़े हुए वजन को संतुलित करने के लिए एक उच्च तारलीय बल प्राप्त करेगा।[citation needed]

उछाल के सिद्धांत की खोज का श्रेय आर्किमिडीज को दिया जाता है।


जलमग्न सतहों पर जलडायनामिक बल

जलमग्न सतह पर कार्य करने वाले हाइड्रोस्टेटिक बल के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर घटक निम्नलिखित के माध्यम से दिए गए हैं:[7]

जहाँ:

  • pc समुद्रतल से लटके हुए सतह के लम्बवत प्रक्षेपण के सेंट्रॉइड पर दबाव है
  • A उसी लम्बवत प्रक्षेपण के लंबवत प्रस्थ का क्षेत्र है
  • ρ तरल पदार्थ का घनत्व है
  • g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है
  • V घुमावदार सतह के ठीक ऊपर तरल पदार्थ का आयतन है

तरल पदार्थ (मुक्त सतहों वाले तरल पदार्थ)

रसायन तत्वों की समानता में, द्रव्यों के पास जो आस्तेरबंद रूप से संरचित परमाणुओं की कमी होती है उन्हें द्रव भी कहा जाता है। ये द्रव गैसों या वैक्यूम के साथ इंटरफेस करने वाली फ्री सतहों वाले हो सकते हैं। सामान्यतः, यह शियर तनाव को सहने की क्षमता की कमी के कारण ये फ्री सतहें बड़ी त्वरण से संतुलित हो जाती हैं। चूंकि, छोटे स्तर पर, सतह ऊतक के समन्वय बल से एक महत्वपूर्ण संतुलन बल होता है।

केशिका क्रिया

जब तरल परिसंचरण के लिए मापदंडों में बंद किया जाता है जिनके आयाम उचित माप के मुकाबले छोटे होते हैं, तो सतह तनाव के प्रभाव विशेष महत्वपूर्ण होते हैं जो कैपिलरी कार्रवाई के माध्यम से एक मेनिस्कस के उत्पादन के लिए जिम्मेदार होते हैं। यह कैपिलरी क्रिया जीव विज्ञानी प्रणालियों के लिए गंभीर परिणामों का भाग होती है क्योंकि यह पौधे के वेलम में जल के प्रवाह के दो ड्राइविंग प्रणालियों में से एक है, जिसे ट्रांसपाइरेशनल पुल कहा जाता है।

हैंगिंग ड्रॉप्स

तल तन्तु में बिना पृष्ठ तनाव के बूंदें नहीं बन सकतीं। बूंदों के आकार और स्थिरता पृष्ठ तनाव के माध्यम से निर्धारित होती है। बूंद का सतह तनाव फ्लूइड की सम्मोहन गुणवत्ता से सीधे संबंधित होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. "Fluid Mechanics/Fluid Statics/mentals of Fluid Statics - Wikibooks, open books for an open world". en.wikibooks.org (in English). Retrieved 2021-04-01.
  2. "Hydrostatics". Merriam-Webster. Retrieved 11 September 2018.
  3. Marcus Vitruvius Pollio (ca. 15 BCE), "The Ten Books of Architecture", Book VIII, Chapter 6. At the University of Chicago's Penelope site. Accessed on 2013-02-25.
  4. Bettini, Alessandro (2016). A Course in Classical Physics 2—Fluids and Thermodynamics. Springer. p. 8. ISBN 978-3-319-30685-8.
  5. Mauri, Roberto (8 April 2015). Transport Phenomena in Multiphase Flow. Springer. p. 24. ISBN 978-3-319-15792-4. Retrieved 3 February 2017.
  6. Brown, Amy Christian (2007). Understanding Food: Principles and Preparation (3 ed.). Cengage Learning. p. 546. ISBN 978-0-495-10745-3.
  7. 7.0 7.1 Fox, Robert; McDonald, Alan; Pritchard, Philip (2012). Fluid Mechanics (8 ed.). John Wiley & Sons. pp. 76–83. ISBN 978-1-118-02641-0.


आगे की पढाई

  • Batchelor, George K. (1967). An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-66396-2.
  • Falkovich, Gregory (2011). Fluid Mechanics (A short course for physicists). Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-00575-4.
  • Kundu, Pijush K.; Cohen, Ira M. (2008). Fluid Mechanics (4th rev. ed.). Academic Press. ISBN 978-0-12-373735-9.
  • Currie, I. G. (1974). Fundamental Mechanics of Fluids. McGraw-Hill. ISBN 0-07-015000-1.
  • Massey, B.; Ward-Smith, J. (2005). Mechanics of Fluids (8th ed.). Taylor & Francis. ISBN 978-0-415-36206-1.
  • White, Frank M. (2003). Fluid Mechanics. McGraw–Hill. ISBN 0-07-240217-2.


बाहरी कड़ियाँ