Номер 6, 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 6, страница 477.

Условие.

6. Почему две баржи, проплывающие близко друг к другу в одном направлении, могут столкнуться?

Решение.

Это явление объясняется законом Бернулли, который устанавливает связь между скоростью потока жидкости (или газа) и давлением в этом потоке. Когда две баржи плывут близко друг к другу в одном направлении, они создают искусственное сужение для потока воды между их бортами.

Согласно уравнению неразрывности струи, в более узком сечении потока скорость жидкости должна увеличиваться, чтобы обеспечить прохождение того же объёма воды за единицу времени. Следовательно, скорость течения воды в пространстве между баржами ($v_{между}$) становится выше, чем скорость течения воды у их внешних бортов ($v_{внешн}$).

Закон Бернулли гласит, что в тех областях потока, где скорость выше, статическое давление ниже, и наоборот. Для горизонтального установившегося потока идеальной жидкости это соотношение выражается формулой: $p + \frac{\rho v^2}{2} = \text{const}$ где $p$ – статическое давление в потоке, $\rho$ – плотность жидкости, а $v$ – скорость потока.

Поскольку скорость воды между баржами выше ($v_{между} > v_{внешн}$), давление в этой области ($p_{между}$) оказывается ниже, чем давление с внешних сторон барж ($p_{внешн}$). Возникает разность давлений ($p_{внешн} > p_{между}$), которая создает силу, действующую на борта барж. Эта сила направлена из области более высокого давления в область более низкого, то есть внутрь, стремясь сблизить баржи. Если скорость барж достаточно велика, а расстояние между ними мало, эта сила притяжения может привести к их столкновению.

Ответ: Две баржи, плывущие близко друг к другу, могут столкнуться из-за гидродинамического эффекта, описываемого законом Бернулли. Вода, протекающая в узком пространстве между ними, движется с большей скоростью, чем вода с их внешних сторон. Согласно закону Бернулли, в области с большей скоростью потока давление ниже. Возникающая разность давлений создает силу, которая притягивает (сближает) баржи друг к другу.