100 metre yükseklikteki bir depodan, bir kanal aracılığıyla suyun başka bir depoya aktarılması durumunda, kanal boyunca akan suyun hızı nasıl hesaplanır?

Bu problem Bernoulli prensibi kullanılarak çözülebilir. Bernoulli prensibi, bir sıvının hareketi sırasında basınç, hız ve yüksekliği arasındaki ilişkiyi ifade eder.

Kanal boyunca suyun hareketi sabit ve doğrusal olduğu için, başlangıç ve bitiş noktalarındaki basınçlar eşit kabul edilebilir. Bu nedenle, Bernoulli prensibi şu şekilde yazılabilir:

1/2ρv1^2 + ρgh1 = 1/2ρv2^2 + ρgh2

Burada ρ, sıvının yoğunluğu; v1, girişteki hız; v2, çıkıştaki hız; h1, giriş yüksekliği; h2, çıkış yüksekliği; g, yer çekimi ivmesidir.

Problemde, giriş hızı v1 = 12 m/s, giriş yüksekliği h1 = 100 m, çıkış yüksekliği h2 = 10 m ve yoğunluk ρ su için 1000 kg/m^3 olarak kabul edilebilir. Bu bilgileri Bernoulli prensibine yerleştirerek çıkış hızı v2’nin değeri hesaplanabilir:

1/2 x 1000 kg/m^3 x (12 m/s)^2 + 1000 kg/m^3 x 9.81 m/s^2 x 100 m = 1/2 x 1000 kg/m^3 x v2^2 + 1000 kg/m^3 x 9.81 m/s^2 x 10 m

144000 J/m^3 + 981000 J/m^3 = 500 J/m^3 x v2^2 + 98100 J/m^3

242100 J/m^3 = 500 J/m^3 x v2^2

v2^2 = 484.2 m^2/s^2

v2 = 22 m/s (yaklaşık olarak)

Yani, kanal boyunca akan suyun hızı yaklaşık olarak 22 m/s olacaktır.