Номер 1, страница 202, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 21. Движение жидкостей и газов - номер 1, страница 202.

Условие.

Поставим опыт

Изучим на опыте течение воды в горизонтальной трубе с переменной площадью поперечного сечения (рис. 21.1). Для измерения давления в различных сечениях трубы воспользуемся вертикальными трубками: чем больше давление, тем выше поднимается вода в вертикальной трубке.

$S_1$, $S_2$, $\vec{v}_1$, $\vec{v}_2$

Рис. 21.1

Мы видим, что уровень воды в вертикальной трубке, соединённой с более узкой частью трубы, ниже. Это означает, что давление в узкой части трубы меньше, чем в широкой.

°1. Опыт показывает, что если остановить течение воды, то высота уровня воды в вертикальных трубках станет одинаковой. Какой вывод можно сделать из этого факта?

Решение 2.

1. Когда вода движется по горизонтальной трубе, её поведение описывается уравнением Бернулли, которое для горизонтального потока имеет вид: $p + \frac{1}{2}\rho v^2 = \text{const}$, где $\text{p}$ – статическое давление, $\rho$ – плотность жидкости, а $\text{v}$ – скорость её течения. Из уравнения неразрывности струи ($S \cdot v = \text{const}$) следует, что в более узкой части трубы ($S_2$) скорость течения ($v_2$) выше, чем в широкой ($v_1$).

Согласно уравнению Бернулли, там, где скорость выше, давление ниже. Поэтому давление в узкой части трубы $p_2$ меньше, чем в широкой $p_1$. Именно эта разница давлений и видна по разной высоте столбов воды в вертикальных трубках, когда вода течёт.

Если остановить течение воды, то скорость во всех сечениях трубы станет равной нулю ($v=0$). В этом случае уравнение Бернулли сводится к $p = \text{const}$ для всех точек, находящихся на одной горизонтали. Это означает, что давление в покоящейся жидкости на одном и том же уровне одинаково во всех её точках, что соответствует основному закону гидростатики для сообщающихся сосудов. В результате высота уровней воды в обеих вертикальных трубках становится одинаковой.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: понижение давления в узкой части трубы является динамическим эффектом, который проявляется только во время движения жидкости и обусловлен увеличением её скорости. В состоянии покоя давление жидкости на одном горизонтальном уровне выравнивается.

Ответ: Вывод заключается в том, что разница давлений в широкой и узкой частях трубы существует только при течении жидкости и вызвана различием в скоростях потока. В покоящейся жидкости давление на одном и том же горизонтальном уровне одинаково во всех точках.