द्रव गतिविज्ञान भौतिकी का एक मूलभूत क्षेत्र है जो गति में तरल पदार्थों और गैसों के व्यवहार का अध्ययन करता है। इसमें द्रव प्रवाह, दबाव, वेग और द्रवों पर कार्य करने वाले बलों सहित विभिन्न अवधारणाएँ शामिल हैं। द्रव गतिविज्ञान का इंजीनियरिंग, मौसम विज्ञान, समुद्र विज्ञान और यहाँ तक कि जैविक प्रणालियों को समझने में भी महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। यह पाठ द्रव गतिकी की प्रमुख अवधारणाओं का पता लगाएगा, जो विभिन्न परिस्थितियों में द्रवों के व्यवहार के बारे में जानकारी प्रदान करेगा।
द्रव एक ऐसा पदार्थ है जो उस पर लगाए गए किसी भी कतरनी बल का प्रतिरोध नहीं कर सकता। जब एक कतरनी बल लगाया जाता है, तो द्रव लगातार विकृत होता रहता है। द्रवों में तरल पदार्थ और गैस दोनों शामिल हैं। उनमें बहने और अपने कंटेनर का आकार लेने की विशिष्ट विशेषता होती है।
चिपचिपापन किसी तरल पदार्थ के प्रवाह के प्रतिरोध का माप है। यह बताता है कि तरल पदार्थ कितना गाढ़ा या चाशनी जैसा है। पानी में चिपचिपापन कम होता है, जिसका अर्थ है कि यह आसानी से बहता है, जबकि शहद में चिपचिपापन अधिक होता है और यह अधिक धीरे-धीरे बहता है। चिपचिपाहट का गणितीय निरूपण अक्सर \(\mu\) प्रतीक द्वारा दिया जाता है। SI प्रणाली में चिपचिपाहट की इकाई पास्कल सेकंड ( \(Pa\cdot s\) ) है।
तरल पदार्थ में दो तरह के प्रवाह हो सकते हैं: लेमिनर और अशांत। लेमिनर प्रवाह की विशेषता चिकनी, व्यवस्थित द्रव गति है जो आमतौर पर कम वेग से चलने वाले तरल पदार्थों में देखी जाती है। इसके विपरीत, अशांत प्रवाह अव्यवस्थित होता है और उच्च वेग पर होता है। लेमिनर से अशांत प्रवाह में संक्रमण रेनॉल्ड्स संख्या ( \(Re\) ) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसकी गणना इस प्रकार की जाती है:
\(Re = \frac{\rho vL}{\mu}\)जहाँ \(\rho\) द्रव का घनत्व है, \(v\) द्रव का वेग है, \(L\) एक विशिष्ट रैखिक आयाम है, और \(\mu\) द्रव की गतिशील श्यानता है।
द्रव गतिविज्ञान में दबाव एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। यह द्रव के कणों द्वारा प्रति इकाई क्षेत्र पर लगाया गया बल है। द्रव का दबाव गहराई के साथ बदलता है और इसे समीकरण द्वारा दिया जाता है:
\(P = P_0 + \rho gh\)जहाँ \(P\) गहराई \(h\) पर द्रव का दबाव है, \(P_0\) सतह पर द्रव का दबाव है, \(\rho\) द्रव का घनत्व है, \(g\) गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है, और \(h\) सतह के नीचे की गहराई है।
बर्नौली का सिद्धांत द्रव गतिकी में एक मौलिक सिद्धांत है जो बताता है कि किसी द्रव का वेग, दबाव और ऊँचाई किस प्रकार संबंधित हैं। इस सिद्धांत के अनुसार, द्रव की गति में वृद्धि दबाव में कमी या द्रव की संभावित ऊर्जा में कमी के साथ-साथ होती है। सिद्धांत को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
\(P + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh = \textrm{स्थिर}\)जहाँ \(P\) दबाव है, \(\rho\) द्रव का घनत्व है, \(v\) द्रव का वेग है, और \(h\) संदर्भ बिंदु से ऊपर की ऊँचाई है।
द्रव गतिकी को सरल प्रयोगों और दैनिक जीवन के अवलोकनों के माध्यम से समझा जा सकता है:
द्रव गतिविज्ञान विज्ञान और इंजीनियरिंग के कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिनमें शामिल हैं:
द्रव गतिविज्ञान भौतिकी का एक आकर्षक क्षेत्र है, जो विभिन्न स्थितियों में द्रवों के व्यवहार के बारे में जानकारी प्रदान करता है। नदियों में पानी के प्रवाह से लेकर परिष्कृत विमानों के डिजाइन तक, द्रव गतिविज्ञान के सिद्धांतों का उपयोग रोज़मर्रा की ज़िंदगी और तकनीक के कई पहलुओं में किया जाता है। इन सिद्धांतों को समझने से पर्यावरण विज्ञान, इंजीनियरिंग और चिकित्सा सहित विविध क्षेत्रों में जटिल समस्याओं को हल करने और उन्हें नया रूप देने की हमारी क्षमता बढ़ती है।
