Странное применение закона Бернулли.
Jan. 14th, 2024 11:59 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
zepeteВсе явления гидродинамики в школьной физике объясняют законом Бернулли, хотя объяснение у них другое.
Существует еще закон сохранения импульса, который дает тоже качественное объяснение обратной пропорциональности давления потока жидкости в трубе от скорости потока, но дают другую крутизну графика. Их логичнее объяснять законом сохранения импульса по трем причинам.
1. Изобретатели девайсов на основе закона Бернулли могли про него не знать даже, но про закон сохранения импульса знать. Ньютон придумавший закон сохранения импульса жил в 17 веке, Бернулли в 18. Кроме того, три закона Ньютона более общие, а значит больше людей знает их.
2. Все практические формулы эмпирические в гидродинамике.
3. Импульс не может быть преобразован во что-то другое, а энергия может, поэтому закон сохранения импульса более точный, чем закон Бернулли, являющийся законом сохранения энергии.
Кроме того, для применения закона Бернулли "на свободе", то есть вне трубы, например в реке или атмосфере затруднено определением элементарных толщины труб, короые не пересекаются и в которых по толщине давление равное, по которым надо проводить интегрирование для получения результата.
У учителя только один из 4 примеров можно объяснить законом Бернулли.
1. Трубка Пито. Причина: изобретена да 6 лет до опубликования закона Бернулли, трубка Пито в 1732 году, а закон Бернулли в 1738 году, - а значит Пито придумал трубку для измерения избыточного давления потока жидкости на основе второго закона Ньютона, который дает избыточное давление идеальной жидкости заторможенной преградой, равным p=2•ρ•v2, где ρ - плотность жидкости, v - скорость жидкости. Это следует из того, что преграда получает два импульса давящей на преграду жидкости при абсолютно упругом отскоке ее. Закон Бернулли p=ρ•v2/2, то есть просто крутизна в 4 раза отличается, но эта разница роли не играет, так как в реальных приборах коэффициент пропорциональности избыточного давления от квадрата скорости получают опытным путем.
2. Карбюратор в ДВС. Пониженное давление воздуха объясняется вакуумом создаваемым движением поршня ДВС при впрыске топлива, а не сужением прохода воздуха. Это видно по дизайну карбюратора шахида 136, в котором сужение диффузора не значительное.
Вообще, без вакуума создаваемого цилиндром, воздух в карбюратор не пошел бы вообще:) Это разрежение в колесной технике используется еще для усилителя тормозов.
3. Пульверизаторы, то есть распылители жидкости/краски от пылесоса. Если строго подходить к закону Бернулли, в эжекторе должно создаваться избыточное давление или атмосферное, ибо трубка для подсоса жидкости в них расположена после выпуска воздуха из трубы на свободу, что является увеличением площади прохода трубы до бесконечности, что по уравнению Бернулли должно приводить к увеличению давления до максимального возможного!
Поэтому распыление жидкости эжектором в общих чертах можно объяснить совместным действием закона сохранения импульса и уравнением Бернулли. Про это был предыдущий пост. По ним выходит, что при внезапном расширении трубы до бесконечности, вся энергия воздуха выходящего из трубы уходит в неизвестном направлении. Одним из этих направлений является образование вихрей. Эти вихри в области отверстия распылителя создают разряжение, которое засасывает в распылитель краску.
Фотографии эжектора краски для пылесоса советского.
4. Сближение параллельных кораблей или листов бумаги при дутье между ними.
Объяснения вводящие в заблуждение.
Они вызваны не понижением давления жидкой или газообразной среды из-за ее движения преграды, а взаимодействием этой среды с преградой, ибо зависит от формы преграды. Кроме того, давление в свободной струе, то есть вне трубы, равно давлению вне струи. Поэтому их надо объяснять совместным действием центростремительных сил и силами вязкости жидкости/газа, то есть прилипания жидкости/воздуха к преграде и слоев жидкости/газа между собой.
Правильное объяснение.
Иногда объяснение направление ветра при помощи закона Бернулли приводит к парадоксальным результатам. Например, умники утверждают, что воздух дует из открытого окна автомобиля, ибо есть закон Бернулли. Обратная практика им ничего не говорит. Конструкторы, обычно, про закон Бернулли не знают и воздухозаборник горбатого запорожца расположили сбоку, а не сзади, как надо по закону Бернулли.
Из этого следует, что параллельно существует две теории гидро(газо)динамики. Одна научная, которой профессора учат, в которой есть только закон Бернулли и техническая, в которой, наоборот, закона Бернулли практически не существует:)
Существует еще закон сохранения импульса, который дает тоже качественное объяснение обратной пропорциональности давления потока жидкости в трубе от скорости потока, но дают другую крутизну графика. Их логичнее объяснять законом сохранения импульса по трем причинам.
1. Изобретатели девайсов на основе закона Бернулли могли про него не знать даже, но про закон сохранения импульса знать. Ньютон придумавший закон сохранения импульса жил в 17 веке, Бернулли в 18. Кроме того, три закона Ньютона более общие, а значит больше людей знает их.
2. Все практические формулы эмпирические в гидродинамике.
3. Импульс не может быть преобразован во что-то другое, а энергия может, поэтому закон сохранения импульса более точный, чем закон Бернулли, являющийся законом сохранения энергии.
Кроме того, для применения закона Бернулли "на свободе", то есть вне трубы, например в реке или атмосфере затруднено определением элементарных толщины труб, короые не пересекаются и в которых по толщине давление равное, по которым надо проводить интегрирование для получения результата.
У учителя только один из 4 примеров можно объяснить законом Бернулли.
1. Трубка Пито. Причина: изобретена да 6 лет до опубликования закона Бернулли, трубка Пито в 1732 году, а закон Бернулли в 1738 году, - а значит Пито придумал трубку для измерения избыточного давления потока жидкости на основе второго закона Ньютона, который дает избыточное давление идеальной жидкости заторможенной преградой, равным p=2•ρ•v2, где ρ - плотность жидкости, v - скорость жидкости. Это следует из того, что преграда получает два импульса давящей на преграду жидкости при абсолютно упругом отскоке ее. Закон Бернулли p=ρ•v2/2, то есть просто крутизна в 4 раза отличается, но эта разница роли не играет, так как в реальных приборах коэффициент пропорциональности избыточного давления от квадрата скорости получают опытным путем.
2. Карбюратор в ДВС. Пониженное давление воздуха объясняется вакуумом создаваемым движением поршня ДВС при впрыске топлива, а не сужением прохода воздуха. Это видно по дизайну карбюратора шахида 136, в котором сужение диффузора не значительное.
Вообще, без вакуума создаваемого цилиндром, воздух в карбюратор не пошел бы вообще:) Это разрежение в колесной технике используется еще для усилителя тормозов.
3. Пульверизаторы, то есть распылители жидкости/краски от пылесоса. Если строго подходить к закону Бернулли, в эжекторе должно создаваться избыточное давление или атмосферное, ибо трубка для подсоса жидкости в них расположена после выпуска воздуха из трубы на свободу, что является увеличением площади прохода трубы до бесконечности, что по уравнению Бернулли должно приводить к увеличению давления до максимального возможного!
Поэтому распыление жидкости эжектором в общих чертах можно объяснить совместным действием закона сохранения импульса и уравнением Бернулли. Про это был предыдущий пост. По ним выходит, что при внезапном расширении трубы до бесконечности, вся энергия воздуха выходящего из трубы уходит в неизвестном направлении. Одним из этих направлений является образование вихрей. Эти вихри в области отверстия распылителя создают разряжение, которое засасывает в распылитель краску.
Фотографии эжектора краски для пылесоса советского.
4. Сближение параллельных кораблей или листов бумаги при дутье между ними.
Объяснения вводящие в заблуждение.
Они вызваны не понижением давления жидкой или газообразной среды из-за ее движения преграды, а взаимодействием этой среды с преградой, ибо зависит от формы преграды. Кроме того, давление в свободной струе, то есть вне трубы, равно давлению вне струи. Поэтому их надо объяснять совместным действием центростремительных сил и силами вязкости жидкости/газа, то есть прилипания жидкости/воздуха к преграде и слоев жидкости/газа между собой.
Правильное объяснение.
Иногда объяснение направление ветра при помощи закона Бернулли приводит к парадоксальным результатам. Например, умники утверждают, что воздух дует из открытого окна автомобиля, ибо есть закон Бернулли. Обратная практика им ничего не говорит. Конструкторы, обычно, про закон Бернулли не знают и воздухозаборник горбатого запорожца расположили сбоку, а не сзади, как надо по закону Бернулли.
Из этого следует, что параллельно существует две теории гидро(газо)динамики. Одна научная, которой профессора учат, в которой есть только закон Бернулли и техническая, в которой, наоборот, закона Бернулли практически не существует:)
