☰ Содержание · Физика

Давление и скорость в технике

Уроки 21 · 1 урок · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
21

Применение в технике зависимости давления от скорости в движущихся газах и жидкостях

Учебник: с. 71–74
ЦельОбъяснять, как закон Бернулли проявляется в технике и природе (подъёмная сила крыла, эффект Магнуса, формула Торричелли).
Новые слова
динамическое давление · dinamik bosimподъёмная сила · ko‘taruvchi kuchэффект Магнуса · Magnus effektiформула Торричелли · Torrichelli formulasi
Объяснение

В движущемся газе или жидкости давление ниже там, где скорость выше. Если дуть между двумя вертикально удерживаемыми листами бумаги, воздух между ними ускоряется, и его давление падает, поэтому внешнее давление прижимает листы друг к другу. Крыло самолёта имеет такую форму, что воздух проходит быстрее над его верхней стороной; давление сверху ниже, чем снизу, и разность давлений создаёт направленную вверх подъёмную силу. Воздух вокруг вращающегося шара или цилиндра движется с одной стороны быстрее, чем с другой, и разность давлений отклоняет его в сторону — это эффект Магнуса (закрученный удар в футболе). Для отверстия на глубине h под поверхностью в открытом сосуде уравнение Бернулли даёт υ = √(2gh) (формула Торричелли): скорость равна скорости тела, свободно падающего с высоты h. Тот же закон лежит в основе пульверизатора, карбюратора и трубки Вентури.

Примеры
В сосуде есть отверстие на 3,2 м ниже уровня воды (g = 10 м/с²): υ = √(2·10·3,2) = √64 = 8 м/с. Если глубина возрастёт в 4 раза, скорость возрастёт в 2 раза.
Площадь крыла самолёта 20 м², а разность давлений под ним и над ним 1500 Па. Подъёмная сила F = Δp·S = 1500·20 = 30 000 Н = 30 кН, что равно весу груза массой 3000 кг (g = 10 м/с²).
Работа в классе

Только на уроке вместе с учителем: держите два листа бумаги на расстоянии 3–4 см, осторожно подуйте между ними и объясните, почему они сближаются. Не делайте этого у открытого окна или рядом с другими людьми.

Упражнения
1
Как возникает подъёмная сила крыла самолёта?
2
Отверстие находится на 1,25 м ниже уровня воды (g = 10 м/с²). Чему равна скорость υ = √(2gh) в м/с?
3
Площадь крыла 12 м², разность давлений 2000 Па. Какова подъёмная сила (Н)?
4
Что такое эффект Магнуса и где он проявляется?