Номер 4, страница 56 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

4. Если между двумя листами бумаги продувать воздух, то они притянутся друг к другу. Почему?

4. Решение

Это явление объясняется одним из фундаментальных принципов гидро- и аэродинамики — законом Бернулли. Этот закон устанавливает взаимосвязь между скоростью потока жидкости или газа и давлением внутри этого потока.

Уравнение Бернулли для горизонтального потока газа, где изменениями высоты можно пренебречь, имеет вид:

$p + \frac{\rho v^2}{2} = \text{const}$

где:

• $p$ — статическое давление в потоке,
• $\rho$ — плотность газа (в данном случае воздуха),
• $v$ — скорость потока газа.

Из этого уравнения следует важный вывод: в тех областях потока, где скорость $v$ выше, статическое давление $p$ ниже, и наоборот, где скорость ниже, давление выше.

Рассмотрим, что происходит с листами бумаги:

1. Изначально, когда воздух вокруг листов неподвижен, давление на них со всех сторон одинаково и равно атмосферному. Силы, действующие на внутренние и внешние поверхности листов, уравновешены.

2. Когда мы начинаем продувать воздух в пространстве между двумя листами, мы создаем там область движущегося воздуха. Скорость этого воздушного потока ($v_{между}$) становится значительно выше, чем скорость практически неподвижного воздуха с наружных сторон листов ($v_{снаружи} \approx 0$).

3. В соответствии с законом Бернулли, в области с высокой скоростью ($v_{между}$) давление воздуха ($p_{между}$) падает и становится ниже атмосферного.

4. С наружных сторон листов давление ($p_{снаружи}$) остается прежним, то есть равным атмосферному.

5. В результате возникает разность давлений ($p_{снаружи} > p_{между}$). Эта разность создает силу, действующую на каждый лист и направленную из области более высокого давления (снаружи) в область более низкого давления (между листами). Эти силы направлены навстречу друг другу и заставляют листы бумаги прижиматься.

Таким образом, листы не "притягиваются" в буквальном смысле, а их сближает избыточное давление окружающего воздуха.

Ответ: Листы бумаги притягиваются друг к другу из-за эффекта, описываемого законом Бернулли. Когда между листами продувается воздух, скорость его потока увеличивается, что приводит к уменьшению давления в пространстве между ними. Давление неподвижного воздуха с внешних сторон листов остается атмосферным и, следовательно, оказывается выше, чем давление между листами. Эта разность давлений создает силу, которая прижимает листы друг к другу.