Soru

Zorluk: OrtaHemodinamik ve Kan Akımı Fiziği

Hemodinamik prensiplerin incelendiği bir laboratuvar modelinde, bir arter segmentinden geçen kan akım hızı (vv) ve akımın karakterini belirleyen Reynolds sayısı (ReRe) arasındaki ilişki araştırılmaktadır. Bu damar segmentinde kan debisi (QQ) sabit tutulurken, damar çapının (dd) vazodilatasyon simülasyonu ile 2 katına çıkarılması durumunda; akım hızı (vv) ve Reynolds sayısındaki (ReRe) değişim aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir?

  1. vv 4 kat azalır, ReRe 2 kat azalırCevap
  2. B
    vv 2 kat azalır, ReRe değişmez
  3. C
    vv 4 kat azalır, ReRe 4 kat azalır
  4. D
    vv 2 kat azalır, ReRe 2 kat artar
  5. E
    vv değişmez, ReRe 2 kat artar

Cevap

Akım hızı 4 kat azalırken, Reynolds sayısı 2 kat azalır.
Debi (QQ) sabit olduğunda, damar çapı (dd) 2 katına çıkarsa kesit alanı (AA) karesiyle oranlı olarak 4 kat artar. Süreklilik denklemine (Q=v×AQ = v \times A) göre alan 4 kat artınca hız (vv) 4 kat azalmalıdır. Reynolds sayısı (ReRe) ise v×dv \times d çarpımı ile doğru orantılıdır (yoğunluk ve viskozite sabitken). Hızın 1/4'e inmesi ve çapın 2 katına çıkması durumunda, yeni Reynolds sayısı 1/4×2=1/21/4 \times 2 = 1/2 yani başlangıç değerinin yarısı olur (2 kat azalır).

Adım Adım Çözüm

1
Akım hızı ve alan ilişkisini belirle
v=Q/Av = Q / A ve A=π×(d/2)2A = \pi \times (d/2)^2
Süreklilik ilkesine göre debi sabitse hız, kesit alanı ile ters orantılıdır.
2
Çap değişiminin hıza etkisini hesapla
dd 2 katına çıkarsa, AA 4 katına çıkar (22=42^2 = 4). Dolayısıyla vv, 4 kat azalır (v/4v/4).
Alan, çapın karesi ile doğru orantılıdır.
3
Reynolds sayısı formülünü uygula
Re=(v×d×ρ)/ηRe = (v \times d \times \rho) / \eta
Reynolds sayısı hız, çap ve yoğunluk ile doğru; viskozite ile ters orantılıdır.
4
Yeni Reynolds sayısını hesapla
Reyeni∝(v/4)×(2d)=1/2×(v×d)Re_{yeni} \propto (v/4) \times (2d) = 1/2 \times (v \times d)
Hızdaki 4 katlık azalma ve çaptaki 2 katlık artış çarpıldığında sonuç yarıya düşüş (1/21/2) olur.

Anahtar Kavram

Süreklilik denklemi (Q=vAQ=vA) ve Reynolds sayısı (ReRe) arasındaki dinamik ilişki

Daha Fazla Pratik

Reynolds sayısının viskozite (örneğin anemi veya polisitemi durumunda) ile olan ilişkisini tekrar edin.
Tahmini Süre:1m 30s
Bu soruyu puanla