הידרודינמיקה היא תחום בפיזיקה ובהנדסה המהווה מימוש של דינמיקת זורמים לנוזלים כמו מים, שמן, דלק ודם. תחום זה עוסק בחקר זרימת הנוזלים ובפיתוח יישומים מעשיים שלו (כגון מדידת צמיגות, המצאת בוכנה הידראולית ועוד).

חקר הזרימה מתבצע ב-4 מישורים:

• המישור התאורטי: פיתוח מודל לתכונות הנוזל וניתוח הזרימה על ידי ניתוח הכוחות הפועלים עליו, צפיפויות ולחצים וניסוח היחסים במשוואות דיפרנציאליות או במונחים של אנרגיה ופוטנציאל.
• המישור הניסיוני: ביצוע ניסויים בזרימה של נוזלים, בהם נמדדים פרמטרים שונים (כגון: תכונות של נוזלים) והשתנותם כתלות בתנאי הניסוי (טמפרטורה, לחץ חיצוני ועוד). בניסויים אחרים בודקים את ההתנהגות של נוזל בתנאים שונים על מנת לדעת כיצד הוא מתנהג אמפירית (עקב חוסר ידע תיאורטי בנושא).
• ביצוע סימולציות וחישובים נומריים על מנת לבחון תאוריות או מכשירים המבוססים על עקרונות הידרודינמיים.
• תכנון ובניית מכשירים הידרודינמיים לצרכי מחקר ולצרכי שימוש בהנדסה, בתעשייה ובחיי היום-יום.

היסטוריה

ראשיתו של התחום בניסויו של בלז פסקל במאה ה־16. הביטוי "הידרודינמיקה" עצמו (שמשמעו "תנועת מים") נטבע על ידי דניאל ברנולי בעבודתו "Hydrodynamica" ב־1738 שהייתה אחת מהחשובות והחלוציות בתחום. לאונרד אוילר מצא את המשוואות הכלליות של התחום.

התחום המשיך להתפתח עם ניסוח המכניקה האנליטית (שהיא ניסוח מתקדם מתמטית למכניקה של ניוטון) וחלק ניכר מהתרומות ניתנו לו על ידי מתמטיקאים שעסקו במשוואות דיפרנציאליות. בין התורמים היו ז'וזף לואי לגראנז' (1736-1813) שפיתח את משוואות אוילר-לגראנז' , ז'אן לה-רון ד'אלמבר (1717-1783) שגילה את משוואות קושי-רימן, פייר סימון לפלס (1749-1827) גילה את משוואת לפלס, הרמן ון הלמהולץ וויליאם תומסון (לורד קלווין) פיתחו את התאוריה של מערבולות עם אי שוויון תומסון-הלמהולץ.

בעקבות גילוי תורת היחסית הפרטית ואחר תורת היחסות הכללית בידי אלברט איינשטיין החל גם להתפתח התחום של הידרודינמיקה יחסותית (שבניגוד להידרודינמיקה הקלאסית מבוססת על המכניקה היחסותית ולא על המכניקה הניוטונית). אחד מהישגיה של הההידרודינמיקה היחסותית הייתה הכללת צפיפות הנוזל ושטף הזרימה ל 4-וקטור צפיפות-שטף.

ראו גם

• אווירודינמיקה
• מושגי יסוד - נוזל:
  • נוזל
  • נוזל ניוטוני (אי דחיס, אי צמיג)
  • "אבק" (המשמעות שונה מזו היומיומית)
  • על-נוזל
• מושגי יסוד - זרימה:
  • זרם
  • שטף
  • צפיפות
  • לחץ
  • צמיגות
• חוקי יסוד
  • משוואות נביה-סטוקס (Navier-Stokes_equations)
  • חוק פסקל
  • משוואת ברנולי
  • משוואת הרציפות
  • עקרון ברנולי
  • כוח העילוי
• מתמטיקה
  • אנליזה וקטורית
  • חשבון טנזורים
  • עקרון הפעולה המינימלית
  • משוואות דיפרנציאליות

פיזיקה | הידרודינמיקה

Hydrodynamics | Hydrodynamika | Hydrodynamik | Hydrodynamica | Hydrodynamika | Гидродинамика | Hydrodynamik