Номер 1, страница 477 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Параграф 9.12. Применение уравнения Бернулли. Глава 9. Механика деформируемых тел. Движение твёрдых и деформируемых тел - номер 1, страница 477.

Условие.

? 1. Почему запрещается стоять вблизи быстро идущего поезда?

Решение.

1. Решение

Запрет стоять вблизи быстро идущего поезда объясняется физическим явлением, которое описывается законом Бернулли. Этот закон устанавливает обратную зависимость между скоростью потока жидкости или газа и статическим давлением внутри этого потока.

Согласно принципу Бернулли, в тех областях, где скорость потока выше, давление ниже, и наоборот. Для горизонтального установившегося потока идеальной несжимаемой жидкости (или газа на невысоких скоростях) уравнение Бернулли имеет вид: $P + \frac{\rho v^2}{2} = \text{const}$, где $P$ — статическое давление, $\rho$ — плотность среды (в данном случае воздуха), а $v$ — скорость потока.

Когда поезд движется с высокой скоростью, он увлекает за собой прилегающие слои воздуха. В результате между человеком, стоящим на платформе, и проходящим составом образуется область с высокой скоростью воздушного потока ($v_1$). С другой стороны от человека, дальше от поезда, воздух остается практически неподвижным, и его скорость ($v_2$) близка к нулю.

Поскольку скорость воздуха между человеком и поездом значительно выше, чем с другой стороны ($v_1 > v_2$), то согласно закону Бернулли, давление воздуха в этой области ($P_1$) будет значительно ниже, чем давление с другой стороны ($P_2$), которое практически равно нормальному атмосферному давлению. Таким образом, $P_1 < P_2$.

Эта разница давлений создает силу, направленную из области более высокого давления (со стороны спины человека) в область более низкого давления (в сторону поезда). Данная сила может быть достаточно большой, чтобы человек потерял равновесие и его буквально "засосало" под поезд. Именно поэтому в целях безопасности запрещается подходить близко к краю платформы во время движения поезда.

Ответ: Стоять вблизи быстро идущего поезда запрещено, потому что движущийся поезд создает рядом с собой область пониженного давления воздуха. Разница между этим пониженным давлением и нормальным атмосферным давлением с другой стороны от человека создает силу, которая может толкнуть человека к поезду и привести к трагическим последствиям.