题目
欧拉运动微分方程中各项的量纲是_。A. 应力B. 能量C. 加速度D. 速度
欧拉运动微分方程中各项的量纲是_。
A. 应力
B. 能量
C. 加速度
D. 速度
题目解答
答案
C. 加速度
解析
欧拉运动微分方程是流体力学中的基本方程,描述流体微团的加速度与作用力之间的关系。其核心形式为:
$\frac{D\mathbf{v}}{Dt} = -\frac{1}{\rho} \nabla p + \mathbf{g}$
其中,$\frac{D\mathbf{v}}{Dt}$ 是加速度,$\nabla p$ 是压力梯度,$\rho$ 是密度,$\mathbf{g}$ 是外力加速度。关键点在于方程两边的量纲必须一致,且所有项的物理意义均为加速度。
量纲分析
-
左边项 $\frac{D\mathbf{v}}{Dt}$
$\mathbf{v}$ 的量纲为速度 $L/T$,时间导数后变为加速度 $L/T^2$。 -
右边项 $-\frac{1}{\rho} \nabla p$
- 压力 $p$ 的量纲为 $\text{力}/\text{面积} = ML^{-1}T^{-2}$。
- 压力梯度 $\nabla p$ 的量纲仍为 $ML^{-1}T^{-2}$。
- 密度 $\rho$ 的量纲为 $ML^{-3}$,因此 $\frac{1}{\rho} \nabla p$ 的量纲为:
$\frac{ML^{-1}T^{-2}}{ML^{-3}} = L^2 T^{-2} \cdot L^{-1} = LT^{-2}$
即加速度。
-
右边项 $\mathbf{g}$
外力加速度 $\mathbf{g}$ 的量纲直接为 $L/T^2$。
结论:方程中所有项的量纲均为加速度。