Лекции по физике

Ядерная энергетика
Ядерный топливный цикл
Реактор"Феникс"
Оружейный уран и плутоний
Добыча урановой руды
Обогащение урана
Атомная бома «Малыш»
Радионуклиды
Транспортировка радиоактивных веществ
Твэлы энергетических реакторов
Радиохимические заводы России
Курсовой проект по дисциплине
"Детали машин"
Технические требования на чертеже
редуктора
Выбор параметров и расчёт цилиндрических
зубчатых передач
Расчёт зубьев червячного колеса на
выносливость
Пример выполнения курсового проекта
Расчет резьбовых соединений
Зубчатые передачи
Методы повышения износостойкости
деталей машин
Червячные передачи
В зацеплении Новикова
Повреждение поверхности зубьев
Проверочный расчет на выносливость
при изгибе
Приводные ремни и область их применения
Проектирование новой машины
Проектный расчет валов
Муфты продольно-разъемные
Классификация приводных муфт
Лекции по физике
Динамика твердого тела
Вынужденные колебания и волны
Основы термодинамики
Диэлектрики
Получение переменного тока
Оптика

Фотоэлектрический эффект

Уравнение Бернулли и его следствия.

h2

 

h1

 

S2

 

S2

 

S1

 

S1

 

Рис.41. Выделенный эле-

 мент трубки тока.

Выделим в трубке тока (см.рис.41) элемент, ограниченный плоскими сечениями S1 и S2. Пусть скорости движения жидкости в этих сечениях равны v1 и v2 , а давления р1 и р2 соответственно. За время Dt выделенный элемент перемещается в направлении, указанном стрелкой, так, что сечения S1 и S2 cсмещаются

на расстояния Dl1 = v1Dt и Dl2 = v2 Dt соответственно, занимая новые положения S1 и S2 (см. рис.). При перемещении изменяется кинетическая и потенциальная энергии выделенного элемента. По закону сохранения энергии величина этого изменения определяется работой сил давления f1 = p1S1 и f2 = p2S2,

которые действуют на плоскости S1 и S2. Как видно из рис., часть элемента между сечениями S1 и S2 остается неподвижной так, что изменение положения выделенного элемента сводится к перемещению отрезка, ограниченного сечениями S1 и S1 в новое положение между плоскостями S2 и S2. Пусть плотность жидкости в сечении S1 равна r1, а в сечении S2 - r2. Масса отрезка между сечениями S1 и S1 равна m1 = r1v1S1Dt, тогда как масса между S2 и S2 равна m2 = r2v2S2Dt; поэтому кинетическая и потенциальная энергии массы m1 равны:

  = . ( 10-8 )

Аналогично для массы m2: 

  =  ( 10-9 )

где h1 и h2 - высоты центров тяжести первого и второго элементов относительно выбранного уровня отсчета потенциальной энергии.

 На основании закона сохранения механической энергии можно записать:

 =. ( 10-10 ) 

Работа силы f2 взята со знаком минус потому, что направление силы и направление перемещения противоположны друг другу.

 Подставляя в уравнение (10-10) значения кинетических и потенциальных энергий (10-8) и (10-9), получаем:

  = , ( 10-11 )

 откуда после сокращения на величину Dt (с учетом того, что v1S1 =v2 S2) следует: 

 =, ( 10-12 ) 

или в общем виде:

 + р = const. ( 10-13 )

Выражения (10-12) и (10-13) представляют различные формы записи уравнения Бернулли, имеющего ряд важных следствий практического характера. Если  движение жидкости или газа происходит на постоянной высоте, то уравнение (10-13) упрощается: р = const, или =. ( 10-14 )

Из этого уравнения следует, что давление внутри трубки тока зависит от скорости: там, где скорость меньше, давление больше, при увеличении скорости потока

давление в нем уменьшается. Это утверждение называют принципом Бернулли.

 Возникновение подъемной силы крыла.

 


 vп vп+vв

 

 

 

 

Рис.42. Обтекание крыла

 воздушным потоком. 

Профиль крыла изображен на рис.42. Воздушный поток, обтекая крыло, образует в области позади его вихрь, направление вращения которого показано на рис. По закону сохранения момента импульса

вокруг крыла должен образоваться круговой поток с обратным направлением вращения. Если обозначить скорость частиц в вихре вокруг крыла vв, то, как видно из рис., на верхней части крыла

скорость вихря складывается со скоростью vп воздушного потока, тогда как под крылом скорость вихря направлена против скорости потока, и они вычитаются. Таким образом получается, что общая скорость воздуха над крылом больше, чем под крылом, и из принципа Бернулли следует, что давление в потоке воздуха под крылом больше, чем в потоке над крылом, т.е. возникает результирующая сила, направленная вверх и известная как подъемная сила.

 Нечто похожее наблюдается при обтекании неподвижной крыши потоками воздуха при ураганных ветрах: внутри дома воздух неподвижен, тогда как на наружной части крыши его скорость достигает 40 М/c. В этом случае давление воздуха изнутри, которое больше наружного, как бы поднимает крышу вверх. При больших скоростях потока прочности конструкции скрепляющих балок может оказаться недостаточно; в этом случае ветер снесет крышу с дома. 

Подпись: резиновая
груша
Подпись: пробка
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.43. Пульверизатор.

 

 

 

 

Еще одним примером проявления принципа Бернулли служит пульверизатор, который схематически изображен на рис.43. Если пробка сосуда, содержащего жидкость, плотно прижата, то при сжимании резиновой груши образуется ток воздуха, давление в потоке уменьшается, и под давлением воздуха, находящегося внутри сосуда, жидкость устремляется вверх. Оконечность горизонтальной трубки сужена в виде сопла, что способствует еще большему увеличению скорости потока воздуха, который увлекает за собой капли поднимающейся 

жидкости. Аналогом пульверизатора является пульт для разбрызгивания краски или побелки. В домашних условиях обычно используется упрощенный вариант этого устройства, где поток воздуха создается обыкновенным пылесосом. Для этого достаточно всасывающий шланг присоединить к выходному отверстию пылесоса.

На главную