Почему с увеличением скорости потока в нем падает давление? (19 марта 2011)

Почему при повышении скорости потока, когда поперечное сечение трубы уменьшается, давление в жидкости падает? Это следует из уравнения Бернулли для идеальной жидкости, но как объяснить, почему это происходит? Ведь площадь поперечного сечения уменьшается и в соответствии с p = F/S, p должно увеличиться. Как объяснить, почему с увеличением скорости падает давление?

Комментарии

Можно провести такую аналогию: когда Вы едете по незнакомому городу на машине со скоростью 20 км/ч, Вы увидите по сторонам намного больше, чем если будете передвигаться со скоростью 100 км/ч.
Для начала почитайте теорию вопроса, разберитесь с понятиями динамического и статического давлений. Разберитесь с трубкой тока и формулой Бернулли.
Да я, собственно, знаком с этим всем. Уравнение неразрывности, Бернулли. Динамическое давление связано с кинетической энергией, статическое давление — потенциальная энергия потока. Это должно оставаться постоянной вдоль потока. Раз кинетическая энергия увеличилась, то потенциальная должна уменьшиться. Смысл статического давления я, честно говоря, понимаю не очень. Давление — это степень сжатия среды, но почему это зависит от скорости не понял. Я понимаю, что полная энергия должна сохраняться, но как объяснить принципиально, почему так происходит?
Под давлением р подразумевается величина, численно равная силе f, действующей нормально на некоторую площадку, деленной на величину этой площадки ΔS.

Представим себе трубку тока, сужающуюся по направлению течения; поступая в более узкую часть трубки тока, жидкость начинает течь скорее, т. е. она приобретает ускорение. Следовательно, на жидкость, втекающую в более узкую часть трубки, действует со стороны жидкости, еще находящейся в широкой части трубки, некоторая сила. Такая сила, возникающая внутри объема жидкости, может возникнуть только за счет разности давлений в различных частях жидкости. Так как сила направлена в сторону узкой части трубки, то отсюда следует, что давление в широких местах трубки больше, чем в узких. В местах сужения трубки тока давление понижено.

Такое объяснение - не объяснение (перепутаны причина и следствие).

"жидкость приобретает ускорение. Следовательно, на жидкость... действует некоторая сила. Такая сила... может возникнуть только за счет разности давлений... отсюда следует, что есть разница давлений".

Спорить тут не с чем - разница давлений есть раз есть ускорение. Но эта разница давлений — не следствие ускорения, а причина.

Т.е. вопрос остался открытым - ПОЧЕМУ есть эта разница давлений? Т.е. какова ее физическая природа?

Иначе говоря, если рассматривать и стенку трубки, и саму жидкость как обычные механические шарики, то почему уменьшается давление (сила или кол-во ударов) шариков жидкости — на шарики стенки?

Понятно, что из-за того, что жидкость имеет скорость относительно стенок, распределение скоростей столкновений (шаров жидкости с шарами стенки) меняется. Но если рассматривать любое конкретное единичное столкновение шарика жидкости и шарика стенки, то добавление к вектору скорости шарика жидкости — некоторой горизонтальной добавки, такое добавление никак не сказывается на том, какой импульс передается шарику стенки (конечно, если рассматривать абсолютно упругие соударения).

Так что какова физическая природа уменьшения давления (на модели механических шариков, имитирующих молекулы стенок трубки и молекулы жидкости) — оно действительно как-то не очевидно. Если говорить про простую механическую модель шаров, а не про вывод закона Бернулли из закона сохранения энергии...

Шарики как модель не годится. Заглянем в шарик. По Абсолютной Теории Относительности АТО ОКБорис причина в следующем. Для начала за гайку вращающегося велоколеса подвесим его на бечёвке. Колесо при прецессии начнёт движение по спирали, его вторая гайка опускается и циркулирует, бечёвка закручивается коническим движением. Можно опыт усложить, сделав подвес на очень эластичной резинке. Множество таких молекулярных гироскопов, ориентированных произвольно при входе в патрубок на дне сосуда закручивают поток, ориентируясь перпендикулярно скорости. Температура и давление в потоке падают, так как уменьшается хаотичность движения по степеням свободы в перпендикулярной скорости плоскости.
Надоело разбираться?