Bu baraj bir su topu gibi çalışıyor. Biraz fizik yapalım!

İnsanlar inşa ettiğinde Tüm gölleri ve nehirleri tıkayan dev duvarlar olan barajlar, selleri azaltmak için drenaj akışı adı verilen bir sel kanalı inşa etmelidirler.

Bir tahliye kanalı, bir barajın üstünden akan su yolu kadar basit veya bir yan kanal gibi daha karmaşık bir şey olabilir. Bazen barajın dibinde (kuru tarafta) büyük bir delik vardır, böylece su devasa bir su topu gibi fırlayabilir. Bu nasıl çalışır Brezilya’daki Huni Hidroelektrik Santrali. orada Yaratıcı Video Suyun Bittiğini Gösterir – Havada bir nehir gibi hissettirir, çünkü temelde o Havada bir nehir.

Ancak bu drenaj akışının gerçekten harika fiziği, delikten çıkan suyun hızının çoğunlukla sadece barajın arkasındaki suyun derinliğine bağlı olmasıdır. Su tüpten çıktığında, temelde aynı hızda fırlatılan bir top gibi davranır. Evet, ne yapacağımı biliyorsunuz: Tanktaki suyun derinliğini tahmin etmek için su tahliyesinden çıkan su yolunu kullanacağım.

Aslında su akışı ve derinlik arasındaki ilişkinin bir adı var – buna Torricelli Yasası. Suyla dolu bir kovanız olduğunu ve dibine yakın yan tarafına bir delik açtığınızı hayal edin. Dışarı akan suyun hızını bulmak için fiziği kullanabiliriz.

Su tahliye edilirken çok kısa bir süre içinde su seviyesindeki değişime bakarak başlayalım. İşte şematik bir diyagram:

Kovanın tepesine bakıldığında, su seviyesi az da olsa düşer. Su seviyesinin ne kadar düştüğü gerçekten önemli değil; Bizim ilgilendiğimiz şey bu suyun kütlesi, ben d dediğimM. Fizikte, farklı miktardaki şeyleri temsil etmek için “d” kullanırız, bu yüzden bu sadece küçük bir miktar su olabilir. Üstteki su seviyesindeki bu düşüş, suyun gitmesi gerektiği anlamına gelir. bir yerde. Bu durumda kapaktan çıkar. Çıkan suyun kütlesi d olmalıdırM. (Tüm suyu izlemelisiniz.)

Şimdi bunu enerji açısından düşünelim. Su kapalı bir sistemdir, bu nedenle toplam enerji sabit olmalıdır. Bu durumda dikkate alınması gereken iki tür enerji vardır. Birincisi, yerçekimi potansiyel enerjisi var (U_G = Magi). Bu, bir nesnenin dünya yüzeyinin üzerindeki yüksekliğiyle ilişkili ve yükseklik, kütle ve yerçekimi alanına bağlı olan enerjidir (G = 9,8 Newton / kg). İkinci enerji türü kinetik enerjidir (K = (1/2) mv²). Bu, kütle ve hıza bağlı bir enerjidir (Beşinci) Bir nesneden.