Moderne luchtvaart zou onmogelijk zijn zonder aërodynamische analyse op basis van de fundamentele principes van stromingsleer. Hoewel 'vloeistof' vaak synoniem is met 'vloeistof' in de spreektaal, is het wetenschappelijke concept van een vloeistof van toepassing op zowel gassen als vloeistoffen. Het bepalende kenmerk van vloeistoffen is de neiging om te vloeien - of, in technische taal, continu te vervormen - onder stress. Het concept van druk hangt nauw samen met de belangrijke kenmerken van een stromende vloeistof.

De kracht van druk

De technische definitie van druk is kracht per oppervlakte-eenheid. Druk kan zinvoller zijn dan gerelateerde grootheden, zoals massa of kracht, omdat de praktische gevolgen van verschillende scenario's vaak vooral afhankelijk zijn van druk. Als u bijvoorbeeld uw vingertop gebruikt om een ​​milde neerwaartse kracht op een komkommer uit te oefenen, gebeurt er niets. Als je dezelfde kracht uitoefent met het mes van een scherp mes, snijd je door de komkommer. De kracht is hetzelfde, maar de rand van het blad heeft een veel kleiner oppervlaktegebied en dus is de kracht per oppervlakte-gebied, met andere woorden de druk, veel hoger.

Stromende krachten

Druk geldt voor zowel vloeistoffen als vaste objecten. Je kunt de druk van een vloeistof begrijpen door water dat door een slang stroomt te visualiseren. Het bewegende fluïdum oefent een kracht uit op de binnenwanden van de slang en de druk van het fluïdum is equivalent aan deze kracht gedeeld door het inwendige oppervlak van de slang op een bepaald punt.

Confined Energy

Als druk gelijk is aan kracht gedeeld door oppervlakte, is druk ook gelijk aan kracht maal afstand gedeeld door oppervlakte tijdafstand: FD /AD = P. Oppervlaktetijden afstand is gelijk aan volume en force-tijden afstand is de formule voor werk, wat in deze situatie gelijk is aan energie. De druk van een vloeistof kan dus ook worden gedefinieerd als energiedichtheid: de totale energie van de vloeistof gedeeld door het volume waarin de vloeistof stroomt. Voor het vereenvoudigde geval van een vloeistof die de hoogte niet verandert terwijl deze stroomt, is totale energie de som van de energie van de druk en de kinetische energie van de bewegende vloeistofmoleculen.

Conserverende energie

De fundamentele relatie tussen druk en fluïdumsnelheid wordt vastgelegd in de Bernoulli-vergelijking, waarin staat dat de totale energie van een bewegende vloeistof behouden blijft. Met andere woorden, de som van energie als gevolg van druk en kinetische energie blijft constant, zelfs als het stroomvolume verandert. Door de Bernoulli-vergelijking toe te passen, kunt u aantonen dat de druk feitelijk afneemt wanneer vloeistof door een vernauwing beweegt. De totale energie vóór de vernauwing en tijdens de vernauwing moet hetzelfde zijn. In overeenstemming met het behoud van massa, moet de snelheid van het fluïdum toenemen in het beperkte volume, en dus neemt de kinetische energie ook toe. Totale energie kan niet veranderen, dus druk moet verminderen om de toename van kinetische energie in evenwicht te brengen.