Астрофизический портал | |
|
Почему с увеличением скорости потока в нем падает давление? (19 марта 2011)
7up - 19 марта, 2011 - 14:17
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?
- версия для печати
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
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.
"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...