Чем выше скорость тем меньше давление
Чем чреваты резкие перепады артериального давления? Как обезопасить себя
Людмила Алексеевна ГРИГОРЕНКО, врач-терапевт, к.м.н., заведующая поликлиникой в СМ-Клинике на ул. Клары Цеткин, Москва
— Людмила Алексеевна, давайте начнем с небольшого «ликбеза» для читателей.
Что такое артериальное давление? Почему его важно регулярно измерять и поддерживать в норме?
— Артериальное давление — это давление, которое кровь оказывает на артериальную сосудистую стенку. Давление — важный параметр жизнедеятельности организма, при оптимальных значениях которого человек чувствует себя хорошо и может вести активную жизнь. Необходимо регулярно измерять артериальное давление и поддерживать его в норме. При регулярном измерении исключается поначалу бессимптомное (то есть субъективно не ощущаемое человеком) повышение или понижение давление, а в дальнейшем привычка регулярно измерять давление позволит контролировать его скачки, которые могут представлять угрозу для сосудистой системы и в целом для здоровья человека.
— Склонность к повышенному или пониженному давлению – это врожденная характеристика, или на протяжении жизни тип давления может меняться? Скажем, если в подростковом возрасте человек был гипотоником, то может ли он в зрелом возрасте превратиться в гипертоника?
— Конечно, существуют индивидуальные особенности организма, при которых артериальное давление может быть незначительно ниже нормы с самого детства. Но если в детстве вы были гипотоником, то это не значит, что с возрастом не может развиться артериальная гипертензия. Повторюсь, тут все очень индивидуально. И еще: не существует вариантов нормального давления, «закрепленных» за определенным возрастом. Давление всегда должно быть ниже 139/89 мм.рт.ст, сколько бы вам ни было лет.
— Какие отклонения артериального давления от нормы считаются опасными и требуют неотложной медицинской помощи?
— Нормальными значениями АД считаются 110-139/70-89 мм.рт.ст. Внезапное повышение АД более 180/110 мм.рт.ст. может быть опасно развитием мозгового кровоизлияния, кровоизлияния в глаза, инфаркта миокарда, острой сердечно-сосудистой недостаточности, расслоением аорты. Также, как и внезапное снижение АД менее 100/60 мм.рт.ст. может быть опасно ишемическими поражениями органов и систем, потерей сознания. Что касается внезапного понижения АД, то кроме сердечнососудистой патологии необходимо исключить и острую патологию желудочно-кишечного тракта. Еще раз повторюсь, повышение или снижение АД, которые могут быть опасными и требуют неотложной медицинской помощи, должны быть внезапными и сопровождаться клинической картиной.
— Что касается гипотонии, есть люди, у которых изначально имеется склонность к пониженному давлению, и его повышение до нормальных цифр «обычного человека» (120/80) может считаться гипертонией, если сопровождается клинической картиной и поражением органов-мишеней.
Если человек все время живет с немного пониженным АД и при этом его самочувствие хорошее, не страдают системы и органы, значит данный уровень АД у него оптимальный. И в этом случае не нужно поднимать давление искусственно.
— Какие показатели давления считаются критически низкими и требуют срочной медикаментозной коррекции? Например, если человек померил бытовым тонометром давление, оказалось 96/52, голова кружится, ощущение слабости, упадка сил. Каковы должны быть действия в этом случае? Нужно вызывать скорую или пытаться поднять давление самостоятельно? Что бы вы посоветовали для подъема давления в бытовых условиях?
— Значительным считается внезапное падение артериального давления на 20-30% от привычных показателей, сопровождаемое слабостью, головокружением и т.д. Если мы говорим о критически низком АД, значит, скорее всего, говорим о шоковом состоянии, которое всегда имеет причину и требует экстренной медицинской помощи.
— Допустимая разница АД на руках составляет 10 мм.рт.ст. по систолическому АД и 5 мм.рт.ст. по диастолическому АД. Если разница больше, необходимо обратиться к врачу и пройти обследование. Это может говорить о значительно выраженной дистонии сосудов, патологии шейного отдела позвоночника, патологии развития сосудов, появлении атеросклеротических бляшек или иного препятствия кровотоку.
— Очень низкое давление у женщины в возрасте около 50 лет в течение нескольких месяцев (без приема кофеина, элеутерококка или лимонника давление не повышается выше 100/58) свидетельствует только о гипотонии, или может быть симптомом других заболеваний? Каких?
— В таком возрасте очень часто начинаются гормональные изменения, которые могут вызывать как снижение АД, так и его повышение. Также центральные регионы России эндемичны по заболеваниям щитовидной железы, а они тоже могут приводить к развитию гипотонии. И, конечно, надо исключить ишемическую болезнь сердца, заболеваемость и смертность от которой занимает первое место в мире.
— Как долго можно принимать стимулирующие подъем давления препараты, в том числе растительные – левзею, лимонник, элеутерококк? Какие еще меры могут поспособствовать «подтягиванию» давления к нормальным значениям?
— В первую очередь, необходимо пройти обследование, чтобы понять причины гипотонии. Причиной гипотонии является и пониженный тонус сосудов, недостаточный объем циркулирующей крови. Вам необходимо ежедневно выполнять правильные аэробные нагрузки не менее 30 мин в день, выпивать достаточное количество жидкости, правильно питаться, соблюдать режим труда и отдыха. Если нет других значимых причин для снижения АД, данные методы позволят «подтянуть» его до нормальных значений.
— Отчего возникает лабильность сосудов? Почему у некоторых людей давление начинает «скакать»? Какие факторы могут спровоцировать скачок давления?
— Лабильность сосудов, а впоследствии и АД, обусловлена нестабильностью сосудистого тонуса, проблемами в шейном отделе позвоночника, несоблюдением диеты, а именно повышенным потреблением поваренной соли. Также «скачки» артериального давления возникают при неправильном приеме гипотензивных препаратов. Если Ваш лечащий врач назначил такую терапию, она должна быть постоянная, ежедневная. При периодическом приеме и отмене данной группы препаратов, Вы сами провоцируете лабильность АД. Также значимый скачок АД может спровоцировать сильная стрессовая ситуация, чрезмерная физическая нагрузка, пережатие сосудов в шейном отделе позвоночника, злоупотребление солесодержащими продуктами (даже соевым соусом).
— Существуют ли какие-то особые правила поведения в сильную жару для гипертоников и гипотоников? Отличаются ли они друг от друга? Как правильно вести себя в душные летние дни людям, страдающим нестабильным артериальным давлением?
— При сильной жаре наши сосуды расширяются, и уменьшается возврат крови к сердцу, что может сопровождаться снижением АД. Для хронических гипертоников, по согласованию с лечащим врачом, в жаркий период может быть уменьшена дозировка гипотензивных препаратов. Если Вы склонны к гипотонии, обязательно необходимо пить достаточно воды (2,5-3,0 л), стараться избегать душных помещений, не переедать. И, естественно, необходимо не забывать о средствах защиты от солнца, времени нахождения на солнце. Если есть возможность находиться в тени или прохладном помещении с кондиционируемым воздухом — не пренебрегайте ею! Соблюдайте рекомендации и будьте здоровы!
Основы гидравлики
Попробуем уяснить несложную суть закона Бернулли (чаще его называют уравнением Бернулли), описывающего поведение жидкости в той или иной ситуации.
Полные энергии E1 и E2 будут складываться из кинетической и потенциальной энергий массы m жидкости:
Согласно уравнению неразрывности для несжимаемой жидкости, объем, занимаемый жидкостью, всегда остается постоянным, т. е.
После некоторых преобразований эту формулу можно представить в другом виде:
Поскольку сечения выбирались произвольно, то в общем случае можно записать:
Выражение (6) получено швейцарским физиком Д. Бернулли (опубликовано в 1738 г.) и называется уравнением Бернулли.
Уравнение Бернулли по своей сути является интерпретацией закона сохранения энергии применительно к установившемуся течению идеальной жидкости. Уравнение хорошо выполняется и для реальных жидкостей, для которых внутреннее трение не очень велико.
Выражение p + ρν 2 /2 называется полным давлением.
Таким образом, содержание уравнения Бернулли для элементарной струйки при установившемся движении можно сформулировать так: удельная механическая энергия при установившемся движении элементарной струйки идеальной жидкости, представляющая собой сумму удельной потенциальной энергии положения и давления и удельной кинетической энергии, есть величина постоянная.
Все члены уравнения Бернулли измеряются в линейных единицах.
На основании анализа уравнения Бернулли можно сделать вывод, что при прочих неизменных параметрах потока (жидкости или газа) величина давления в его сечениях обратно пропорциональна скорости, т. е. чем выше давление, тем меньше скорость, и наоборот.
Это явление используется во многих технических конструкциях и устройствах, например, в карбюраторе автомобильного двигателя (диффузор), в форме крыла самолета. Увеличение скорости воздушного потока в диффузоре карбюратора приводит к созданию разрежения, всасывающего бензин из поплавковой камеры, а специальная форма сечения самолетного крыла позволяет создавать на его нижней стороне зону повышенного давления, способствующего появлению подъемной силы.
Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли
Поскольку напор измеряется в линейных величинах, можно дать графическую (геометрическую) интерпретацию уравнению Бернулли и его составляющим.
Падение напора на единице длины элементарной струйки, измеренной вдоль оси струйки, называют гидравлическим уклоном:
Гидравлический уклон положителен, если напорная линия снижается по течению жидкости, что всегда бывает при установившемся движении.
Для практического применения уравнения Бернулли необходимо распространить его на поток реальной жидкости:
Уравнение Бернулли также используют для нахождения скорости истечения жидкости через отверстие в стенке или дне сосуда. Рассмотрим цилиндрический сосуд с жидкостью, с маленьким отверстием в боковой стенке на некоторой глубине ниже уровня жидкости.
Рассмотрим два сечения (на уровне h1 свободной поверхности жидкости в сосуде и на уровне h1 выхода ее из отверстия) и применим уравнение Бернулли:
Пример решения задачи на определение расхода жидкости
По формуле Торричелли определим скорость истечения воды из отверстия:
v = √2gh = √2×10×1 ≈ 4,5 м/с.
Определим расход воды Q за время t = 10 секунд:
Q = µsvSt = 0,62×4,5×3,14×0,012/4 × 10 ≈ 0,0022 м 3 ≈ 2,2 литра.
На практике расход жидкости в трубопроводах измеряют расходомерами, например, расходомером Вентури. Расходомер Вентури (см рис. 2) представляет собой конструкцию из двух конических патрубков, соединенных цилиндрическим патрубком. В сечениях основной трубы и цилиндрического патрубка устанавливают трубки-пьезометры, которые фиксируют уровень жидкости, обусловленный полным давлением в потоке.
Закон Бернулли для чайников и учёных
Предисловием можно считать «За что физики не любят математиков»: http://proza.ru/2015/11/16/160
«Наука должна быть весёлая, увлекательная и простая. Таковыми же должны быть и учёные» (П.Л. Капица). и преподаватели. Но более всего наука должна быть честная. И «Ни один человек не должен покидать стены наших университетов без понимания того, как мало он знает» (Роберт Оппенгеймер). и как мало знают учёные. А чтобы так оно и было, нужно срезать профессора математической лженауки на первой же лекции. И прежним занудой он уже не будет. Знаю, что говорю, и привожу очередной пример.
Правильный ответ: неподвижные поверхностные манометры на картинке вверху показывают давление потоков, так как для измерения давления в потоках нужны такие манометры или датчики давления, которые находились бы внутри потоков и двигались вместе с ними. Давление внутри потоков, знаете ли, почти всегда статично. Но таких мобильных манометров, которые могли бы быть неподвижными относительно ламинарных потоков, нет в опытах к теме «Закон Бернулли». Однако вывод сделан такой, словно они есть, словно давление внутри потоков уже измерено. «Для физика должно существовать только то, что измерено» (Нильс Бор). а не то, что можно подумать, придумать, недодумать и сосчитать. Сосчитать то, чего нет, может каждый.
А тем-то он и хуже, что никакой научности и сложности для понимания в нём нет. К тому же, давление потока на поперечную поверхность или «скоростной напор» измеряется с помощью Г-образной «трубки Пито», вставляемой в поток загнутым концом навстречу потоку. Отсюда: давление в самом потоке примерно равно среднему арифметическому от показаний «трубки Пито» и «трубки у Бернулли». Более того, в ньютоновской механике уменьшение силы давления на параллельную потоку или телу поверхность с увеличением скорости потока или тела и одновременное увеличение давления потока или тела на поперечную поверхность можно объяснить простым векторным разложением силы давления потока или тела. Чем больше скорость автомобиля, тем меньше его вес и давление на дорожное полотно; чем больше скорость потока, тем меньше его давление на стенки трубы. Пусть пока будет так.
Конечно, наши выводы профессору будут сильно не по нутру. Но если он будет ещё в состоянии что-то говорить и продолжит настаивать на том, что «С увеличением скорости потока давление внутри потока уменьшается», то срежем его вторым вопросом: «Почему причина и следствие в формулировке общепризнанного закона Бернулли переставлены местами?».
Можно короче: «Чем больше падение давления в потоке или на данном участке трубы, тем больше здесь и скорость самого потока». И это будет тривиальный закон потоков, у которого уже есть все пять обязательных признаков новой истины: простота, ясность, универсальность, «предсказательная сила» и антинаучность. Опровергнуть этот закон сможет только тот, кто создаст поток жидкости или газа, движущийся из области пониженного давления в область повышенного давления, то есть против действия превосходящих сил давления и упругости. Шутка.
Инженер-аэродинамист сформулирует свой закон потоков примерно так: «Давление потока на параллельную или отрицательно наклонную поверхность всегда тем меньше давления в самом потоке, чем больше скорость потока или поверхности (верхней поверхности крыла); а давление потока на поперечную или положительно наклонную поверхность всегда тем больше давления в самом потоке, чем больше скорость потока или поверхности (нижней поверхности атакующего крыла)». И это будет качественный закон взаимодействия потоков с поверхностями, так как в каждом конкретном случае величина давления потока на поверхность зависит не только от скорости потока, но и от физических свойств потока и поверхности, поэтому она не вычисляется, а только измеряется. Следовательно, математикам и в аэродинамике делать особо нечего.
Действие этих двух законов во многих опытах и явлениях складывается или накладывается, поэтому наблюдаемый результат нельзя объяснять действием только какого-то одного закона. Но объединённого закона Бернулли или третьего математического закона потоков никогда не было, поэтому как определить «личную долю» каждого закона в результате того или иного опыта к теме «Закон Бернулли» не знает ни один математик. но знает каждый инженер. Он просто измеряет с помощью манометров и динамометров давление в потоке и давление потока при различной скорости потока, а потом лишь сравнивает результаты измерений. и никаких теорий потоков для него словно не существует. Действительно, зачем вычислять, если можно измерить.
Качественный закон потоков гласит: «Давление потока на параллельную ему поверхность всегда тем меньше давления в самом потоке, чем больше скорость этого потока и чем больше хаос в движении частиц пограничного слоя потока». Можно короче: «Давление потока на параллельную поверхность всегда тем меньше, чем больше хаос в движении частиц потока».
В гидродинамике давление всегда первично, а скорость потока вторична; в аэродинамике скорость крыла всегда первична, а давление неподвижной атмосферы на него всегда вторично. Плоское крыло самолёта или птицы не изменяет давление в неподвижной атмосфере, а изменяется с увеличением скорости и угла атаки лишь взаимодействие быстрого крыла с атмосферой. Но в наших рассуждениях крыло чаще всего неподвижно, а это атмосфера «набегает» на крыло, словно всё происходит в аэродинамической трубе или в статическом (стационарном) потоке. Просто так нам удобнее рассуждать и объяснять.
У инженеров всё, что летает, делает это по причине совсем небольшой положительной разницы или асимметрии атмосферного давления на крыло. Появление подъёмной силы как раз и обусловлено качественным законом потоков: «Давление атмосферного потока на верхнюю отрицательно наклонную поверхность быстрого крыла тем меньше давления в самой атмосфере, чем больше хаос и разрежение частиц воздуха над ней; а давление потока на нижнюю положительно наклонную поверхность крыла тем больше атмосферного давления, чем больше скорость крыла, его угол наклона или атаки и деформация или уплотнение упругого воздуха под быстрым крылом». Как диагональ делит прямоугольник на два равных треугольника, так и плоское атакующее крыло делит набегающий поток на две самостоятельные и равнозначные причины возникновения подъёмной силы.
Вспомним, атмосферное давление на уровне моря равно 1,0033 кг/см2. Это очень большая сила, которая давит на неподвижное плоское крыло совершенно одинаково и сверху, и снизу. Если атмосферное давление со стороны одной из поверхностей крыла убрать, то со стороны противоположной поверхности тут же возникнет сила равная 10033 кг/м2. Да, 10 тонн на каждый квадратный метр крыла! И что мы имеем: орёл весом 4 кг, имея площадь «несущих поверхностей» как раз 1м2, почти неподвижно парит в вышине при положительной разнице атмосферных давлений на его крылья всего 0,04% от теоретически возможного 1 кг/см2; АН-2 («кукурузник») летает горизонтально на разности 0,4% атмосферного давления; а скоростному современному пассажирскому авиалайнеру для горизонтального полёта достаточно и 5% от 1 кг/см2 или 50 г/см2.
Идеальный или самый эффективный аэродинамический профиль – это «беспрофиль», то есть плоское, как лезвие безопасной бритвы, крыло. И это для передовых инженеров уже аксиома или «новая аэродинамика», а Природа это знала ещё со времён первых летающих насекомых и птеродактилей. Так вот, асимметричное атмосферное давление на совершенно плоское крыло возникает и при его нулевом угле наклона к вектору движения набегающего атмосферного потока, если верхняя поверхность крыла испещрена микроскопическими неровностями, а нижняя – максимально гладкая. В воде «эффект хаоса над крылом» проявляется ещё значительно сильнее.
Это утверждение доказано самой эволюцией живой природы и передовой практикой авиастроения. Смотрим на расправленное крыло любой птицы: сверху оно бархатистое и может играть всеми цветами радуги, что физику говорит о дисперсии света на мельчайших неровностях на поверхности, а снизу – всегда очень плотное, гладкое и со стальным отливом. Смотрим на современный пассажирский «Боинг»: сверху он словно матовый, а снизу – зеркально гладкий. И пусть та положительная разница в атмосферном давлении на крыло, которая возникает только по причине различного качества покрытия его аэродинамических поверхностей, будет и недостаточной для полёта, но именно она и позволит самолёту или птице лететь горизонтально с меньшим углом атаки, то есть с меньшим лобовым сопротивлением, экономя топливо и силы.
Инженеры «Боинга» говорят, что уже экономят на «эффекте хаоса над крылом» до 7-ми процентов топлива, а это огромные деньги. Смотрите фотографии «Боингов» и читайте по запросу «Аэродинамика Боинг». А наши дурни из Сколково одной краской покрывают весь Боинг. Смотрите по запросу «Красим Боинг». Кожа акулы тоже только кажется гладкой, а на ощупь она сравнима с наждачной бумагой. Шершавая кожа способствует образованию хаоса в пограничном слое воды, что ещё больше уменьшает её давление на быструю акулу. И таких примеров «мильён».
Однако вторым законом потоков объясняются не только опыты к теме «Закон Бернулли», но ещё один раз доказывается нечто совсем другое, позволяющее увидеть истоки математического идеализма в физике и похоронить математическую физику, как науку о природе. «Законы математики, имеющие какое-либо отношение к реальному миру, ненадёжны; а надёжные математические законы не имеют отношения к реальному миру» (А. Эйнштейн). Сейчас мы эту словесную формулу математического идеализма просто-напросто докажем. Вернее, я докажу, а вы. согласитесь.
«Все жидкости и газы на Земле имеют вес и находятся под давлением веса собственных и выше расположенных слоёв» (Архимед). Поэтому все прозрачные жидкости и газы состоят из примерно одинаковых, равноудалённых и условно неподвижных (колеблющихся или дрожащих) частиц, находящихся в состоянии взаимного отталкивания и относительного (или чуткого) равновесия и взаимно отталкивающихся в газах на расстояниях много больших, чем в жидкостях. Отсюда: давление в любой точке водоёма или атмосферы равно напряжению взаимного отталкивания равноудалённых частиц в этой точке, и по силе оно равно весу всех частиц над этой точкой. Уберите атмосферное давление, и капля воды тут же исчезнет, разлетевшись на молекулы, а аквариум с водой словно взорвётся. И повинно в том будет как раз-таки «напряжение взаимного отталкивания равноудалённых частиц». Смотрите по запросу «Современный Архимед. Трактат «О плавающих телах» и «К физике антигравитонов». Там есть опыты, позволяющие буквально увидеть неподвижность колеблющихся частиц в жидкостях и в газах. Особенно показателен опыт по мгновенному замерзании переохлаждённой воды при её встряхивании в пластиковой бутылке. Многие его знают, но не понимают.
Способность атомов и молекул к движению взаимного отталкивания пропорциональна температуре. А температура – это «опосредованное мерило» интенсивности атомных и внутриатомных движений и величины гравитационных моментов (квантов, импульсов) атомов, передающихся от атома к атому путём индукции.
И ещё. Всем теоретикам и преподавателям на засыпку: «Какой теорией руководствовались братья Райт, когда делали свой воздушный винт, который у них получился с КПД 78-80%, если научной аэродинамики ещё не было, а КПД самых современных пропеллеров из дерева не превышает 85%?».
Хотелось бы услышать возражения или замечания, но их почему-то нет. Видимо, с тем, что мы живём в эпоху математических лженаук, уже никто не спорит.
Воображеньем прозорливым
К догадкам верным нас несло…
Но сонм учёных кропотливых
Свернул наш поиск — на число.
И лязгом счёта оглушённый
Забыл наш ум — решенья ключ…
Стал слепнуть, в шоры цифр втеснённый.
А был так зряч и так могуч!
Уж цифре памятник построен,
Распята Истина на нём.
Поклонник счёта, жрец и воин
Простёрся ниц перед числом:
Не осознать бедняге в заблужденье,
Как много лжи за ширмой исчисленья!
Формулировка закона Бернулли и его математическое выражение
Обновлено: 02 Июня 2021
Принцип Бернулли заложил основы знания о движении жидкости, которое впоследствии перешло в самостоятельную науку — гидродинамику.
Физическая сущность закона Бернулли
Швейцарский математик и физик Даниил Бернулли родился в 1716 году в Голландии. За свою научную карьеру он получил звания Почетного члена Берлинской, Петербургской и Парижской академии наук, являлся членом Лондонского королевского общества. Главным научным трудом ученого является работа «Гидродинамика, или изъяснение сил и движений жидкости», опубликованная в 1733 году. Именно в этой книге были описаны физические основы механики жидкости.
Закон, названный его именем, Бернулли сформулировал во время работы в России, изучая взаимосвязь давления жидкости с ее скоростью. В математическом выражении он определяется уравнением Бернулли. Давайте разберемся, в чем состоит сущность закона.
Для начала определим, что закон Бернулли рассматривает движение потока несжимаемой идеальной жидкости, на которую действуют только силы тяжести и силы упругости.
Идеальная жидкость — это жидкость, в которой полностью отсутствует внутреннее трение и теплопроводность, ввиду чего, она лишена касательных напряжений между соседними слоями.
Подобная идеализация применяется при рассмотрении течения в гидродинамике. В законе Бернулли рассматривается стационарное течение жидкости — это движение слоев жидкости относительно друг друга и относительно ее самой, при котором скорость потока в некой конкретной точке не меняется, сохраняя свое постоянное значение. Давление при стационарном течении идеальной жидкости одинаково во всех поперечных сечениях трубки тока.
Для наглядности рассмотрим стационарное течение идеальной жидкости по трубе переменного сечения. В одном месте сечение этой трубки равно S1, а в другом — S2. При стационарном потоке через все сечения за определенный промежуток времени пройдет одинаковый объем жидкости, так как в ином случае, невозможность сжатия привела бы к ее разрыву. Таким образом, мы получаем уравнение неразрывности струи, определяющее соотношение между скоростью течения (v) и площадью сечения (S): S1v1=S2v2
При этом скорость давление в сечении S1 меньше, чем в сечении S2. Как вы думаете, в каком из сечений скорость течения жидкости будет больше? Казалось бы, что по логике, скорость должна увеличиваться в том месте, где больше давление. Однако, согласно закону Бернулли, скорость увеличивается с уменьшением площади сечения. В этом-то и состоит парадоксальность принципа.
Закон Бернулли гласит, в тех участках течения жидкости или газа, где скорость больше, давление меньше, и наоборот, с увеличением давления жидкости, протекающей в трубе, скорость ее движения уменьшается. То есть, где больше скорость (v), там меньше давление (p).
Чтобы убедиться в этом, достаточно провести небольшой опыт из подручных средств. Возьмите два шара одного размера и подвесьте их так, чтобы между ними сохранялось небольшое расстояние. Подуйте между шарами или пустите воздух из фена. Шары вместо того, чтобы отдалиться, притянутся друг к другу. Это прямое следствие описанного закона, так как в том месте, куда вы дули, давление стало уменьшаться, а скорость шаров возросла, приблизив их друг к другу.
Закон Бернулли как следствие закона сохранения энергии
Из уравнения неразрывности следует, что в идеальной жидкости сумма статистического и динамического давлений и скоростного напора постоянна в любом сечении вдоль трубы. Являясь следствием закона сохранения, вывод уравнение Бернулли для элементарной струйки жидкости выглядит так:
\rho\) — плотность жидкости, \(
v\) — скорость потока, \(
h\) — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, \(
p\) — давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости, \(
g\) — ускорение свободного падения.
При этом давление P — это статическое давление, которое получается в результате взаимодействия соседних слоев жидкости. Величина ρv2/2 — это динамическое давление, обусловленное движением жидкости, а ρgh — это давление, образованное массой вертикального столба жидкости высотой h, создаваемое силой тяжести.
Все эти величины имеют специальные обозначения, где h — высота положения или геометрический напор, P / ρ∙g — пьезометрический напор, v2 / 2g — скоростной напор.
Сумма трех слагаемых уравнения называется полным напором (H), то есть для идеальной жидкости при стационарном течении сумма трех напоров: геометрического, пьезометрического и скоростного есть величина постоянная вдоль струйки.
Для трубы, расположенной горизонтально, где величина высоты остается неизменной, уравнение Бернулли упрощается и выглядит так:
Проявление закона Бернулли в жизни
Закон Бернулли описывает одно из основных свойств гидравлики. Эффект, описанный швейцарским ученым, широко проявляется в природе и быту. Также широко его применение в технике. На основе принципа Бернулли работают такие приборы, как пульверизатор, водоструйный насос, аэрограф.
Чтобы понять механизм устройства, рассмотрим строение пульверизатора, которое включает в себя вертикальную трубку и горизонтальное сопло. Вертикальную трубку опускают в жидкость, в то время как по соплу пропускают воздух. Атмосферное давление, которое больше давления в струе воздуха, заставляет жидкость подниматься по трубке. Следовательно, при попадании в струю воздуха, происходит распределение жидкости.
В повседневной жизни закон Бернулли можно наблюдать, сидя у камина. При сильном ветре скорость воздушного потока возрастает, и, соответственно, падает давление. И так как давление воздуха в комнате выше, пламя, уходит вверх по дымоходу.
Это свойство используется и в аэродинамике для объяснения того, как возникает подъемная сила самолета или другого летательного аппарата, которое тяжелее воздуха.
В истории имеются и случаи отрицательного проявления закона. В 1912 году произошло столкновение океанского парохода «Олимпик» с гораздо меньшим по масштабам крейсером «Гаук», который плыл параллельно пароходу на расстоянии около 100 метров. Вдруг «Гаук» резко двинулся прямо на «Олимпик» и протаранил его силой удара. Так как два корабля были друг к другу слишком близко, скорость воды между ними стала больше, чем с другой стороны, вызвав дополнительную силу. Следовательно, вместо того, чтобы отдалиться, корабли притянулись друг к другу, что и стало причиной катастрофы.
В природе закон Бернулли проявляется во время урагана, когда из-за сильного ветра с домов слетают крыши. Это происходит, потому что скорость, с которой движется воздух вверху, очень большая, тогда как на чердаке она равна нулю. Как вы уже узнаете, там, где скорость потока больше, давление меньше, а там, где скорость меньше, давление больше. В результате образовавшейся разности давлений ураган и срывает кровлю.
Существует еще большое количество интересных примеров, изучение которых во многом упрощает усвоение закона Бернулли. Если вам нужно определить проявление закона в каком-то конкретном явление, обращайтесь к специалистам сервиса Феникс.Хелп, которые помогут решить задачу любой сложности.