Закон Бернуллі в гідродинаміці

Уявімо собі воду, що тече по трубі з даху будинку на землю. Тиск рідини буде змінюватися уздовж труби. Математик і фізик Данило Бернуллі відкрив закон, що зв’язує тиск, швидкість течії і висоту труби. У сучасних позначеннях ми записуємо закон Бернуллі у вигляді v2 / 2 + gz + р / р = const. Тут v – швидкість течії рідини, g – прискорення вільного падіння в гравітаційному полі Землі, z – висота елемента, що розглядається рідини, р – тиск і р – щільність рідини, a const позначає постійну величину. Учені до Бернуллі усвідомили, що рухається вгору тіло перетворює свою кінетичну енергію в потенційну енергію в полі сил тяжіння. Бернуллі зрозумів, що схожим чином зміна кінетичної енергії рухомої рідини пов’язано зі зміною тиску в ній.

Формула Бернуллі справедлива для безперервного (нетурбулентного) течії рідини по закритій трубі. Рідина вважається несжимаемой. Оскільки більшість рідин стискаються дуже слабо, закон Бернуллі часто дає хороше наближення до реальності. На додаток, рідина не повинна бути в’язкою, що означає відсутність внутрішнього тертя в ній. І хоча не всі реальні рідини задовольняють цим критеріям, співвідношення Бернуллі в цілому досить точно описує вільно поточні потоки далеко від стінок труби, особливо стосовно до газів і легким рідин.

Рівняння Бернуллі може використовуватися при зміні лише частини величин, що входять в нього, наприклад у випадку збільшення швидкості витікання рідини, що супроводжується одночасним зменшенням тиску в ній. Це використано в конструкції трубки Вентурі: у вузькій горловині дифузора, що подає повітря в карбюратор, швидкість потоку зростає, а тиск, відповідно до закону Бернуллі, падає в порівнянні з атмосферним. У свою чергу, ця різниця тисків призводить до закінчення палива з поплавкової камери карбюратора.

Формула Бернуллі має безліч практичних застосувань в аеродинаміці для опису повітряних потоків, що обтікають профіль крила літака, лопаті пропелерів і хвостове оперення.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Закон Бернуллі в гідродинаміці