Объясните, страница 151, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Объясните

Почему ураган срывает крыши домов?

Решение

Ураган срывает крыши домов в соответствии с законом Бернулли, который устанавливает связь между скоростью потока жидкости или газа и давлением в этом потоке. Основной принцип заключается в том, что в областях с более высокой скоростью потока давление ниже.

Во время урагана над крышей дома проносится ветер с очень высокой скоростью $v_{над}$. В то же время воздух под крышей (например, на чердаке) остается практически неподвижным, то есть его скорость $v_{под}$ близка к нулю. Согласно уравнению Бернулли для горизонтального потока, сумма статического давления $\text{p}$ и динамического давления $\frac{1}{2}\rho v^2$ является постоянной величиной:

$p + \frac{1}{2}\rho v^2 = \text{const}$

где $\rho$ — плотность воздуха.

Поскольку скорость воздуха над крышей $v_{над}$ очень велика, давление над крышей $p_{над}$ становится значительно ниже, чем давление под крышей $p_{под}$, где воздух почти не движется. Таким образом, возникает существенная разница давлений: $p_{под} > p_{над}$.

Эта разница давлений создает направленную вверх подъемную силу $\text{F}$, которая действует на всю площадь крыши $\text{S}$:

$F = (p_{под} - p_{над}) \cdot S$

Если величина этой подъемной силы оказывается больше, чем сила тяжести, действующая на крышу, и прочность ее креплений, то крышу срывает, как бы "взрывая" ее изнутри.

Ответ: Ураган срывает крыши домов из-за большой разницы в давлении воздуха над крышей и под ней. Быстрое движение воздуха над крышей (согласно закону Бернулли) создает область низкого давления, в то время как под крышей давление остается высоким (близким к атмосферному). Возникающая из-за этого перепада давлений подъемная сила выталкивает крышу вверх и срывает ее.