ГЛАВА 7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ → номер 52 1. Почему в узких частях трубы скорость движения жидкости больше, чем в широких?
1. Скорость жидкости и сечение трубы. Предположим, что жидкость течет по горизонтальной трубе, сечение которой в разных местах различное (часть такой трубы изображена на рисунке 147).
Выделим мысленно несколько сечений в трубе, площади которых обозначим через S1, S2, S3. За какой-то промежуток времени t через каждое из этих сечений должна пройти жидкость одного и тоге же объема (одной и той же массы) Вся жидкость, которая за время t проходит через первое сечение должна за это же время пройти и через второе сечение, и третье сечение. Если бы это было не так и через сечение площадью S3 за время t прошло меньше жидкости, чем через сечение площадью S2, то избыток жидкости должен был где-то накапливаться. Но жидкость заполняет трубу, и накапливаться ей негде. Заметим, что мы считаем, что жидкость данной массы повсюду имеет один и тот же объем, что она не может сжиматься (о жидкости говорят, что она несжимаема) .
Как же может жидкость, протекшая через первое сечение, «успеть» за то же время протечь и через значительно меньшее сечение площадью S2? Очевидно, что для этого при прохождении узких частей трубы скорость движения жидкости должна быть больше, чем при прохождении широких.
2. В чем состоит закон Бернулли?
2. Давление жидкости, текущей в трубе, больше в тех частях трубы, где скорость ее движения меньше, и наоборот, в тех частях, где скорость больше, давление меньше.
3. Можно ли считать, что закон Бернулли — следствие закона сохранения энергии?
3. Можно. Скорость и давление. Так как при переходе жидкости с широкого участка трубы в узкий скорость течения увеличивается, то это значит, что где-то на границе между узким и широким участками трубы жидкость получает ускорение. А по второму закону Ньютона для этого на этой границе должна действовать сила.
Этой силой может быть только разность между силами давления в широком и узком участках трубы (ведь труба горизонтальная, так что сила тяжести везде одинакова). В широком участке трубы давление должно быть больше, чем в узком.
Этот вывод непосредственно следует из закона сохранения энергии.
4. К какому виду механических сил относится сила, ускоряющая движение жидкости в узких местах трубы?
4. Сила давления жидкости — это и есть сила упругости сжатой жидкости.
5. Почему на наконечниках пожарных шлангов отверстия узкие?
5. Т. к в узких частях труб скорость течения жидкости велика
6. В чем различие между водоструйным насосом и пульверизатором?
6. Давление жидкости, текущей в трубе, больше в тех частях трубы, где скорость ее движения меньше, и наоборот, в тех частях, где скорость больше, давление меньше.
Можно, следовательно, подобрать такое малое сечение, чтобы давление в нем было меньше атмосферного. На этом основано действие водоструйного насоса. Струю воды пропускают через трубку А с узким отверстием на конце (рис. 148). Давление жидкости у отверстия можно сделать меньше атмосферного. Тогда воздух из откачиваемого сосуда через трубку В втягивается к концу трубки А и удаляется вместе с водой.
Закон Бернулли относится не только к жидкости, но и к газу, если газ не сжимается настолько, чтобы изменился его объем. Поэтому в узких частях труб, по которым течет газ, давление тоже может быть сделано меньше атмосферного. На этом основано действие пульверизатора, в котором быстрый поток газа увлекает за собой жидкость.