Номер 2, страница 492 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Движение твёрдых и деформируемых тел. Глава 9. Механика деформируемых тел. Параграф 9.15. Примеры решения задач. Вопросы - номер 2, страница 492.

Условие.

2. Сделайте фотоальбом «Ламинарное и турбулентное течение».

Решение.

Решение

Создание фотоальбома «Ламинарное и турбулентное течение» предполагает подбор и систематизацию визуальных примеров двух основных режимов движения жидкостей и газов. Переход от одного режима к другому характеризуется безразмерной величиной — числом Рейнольдса ($Re$), которое отражает соотношение сил инерции к силам вязкого трения в потоке.

Формула для числа Рейнольдса: $Re = \frac{\rho v L}{\mu} = \frac{v L}{\nu}$, где $\rho$ — плотность среды, $v$ — характерная скорость потока, $L$ — характерный линейный размер, $\mu$ — динамическая вязкость, а $\nu$ — кинематическая вязкость. При малых значениях $Re$ течение является ламинарным (упорядоченным), а при превышении некоторого критического значения — турбулентным (хаотичным).

Фотоальбом можно концептуально разделить на два раздела.

1. Ламинарное течение

В этом разделе размещаются фотографии, демонстрирующие упорядоченное, слоистое движение жидкости или газа, где соседние слои скользят друг относительно друга без перемешивания. В качестве примеров можно привести следующие снимки. Струя из крана: фотография тонкой, идеально гладкой и прозрачной струи воды при небольшом напоре, которая выглядит как стеклянный стержень. Дым от благовоний: изображение начального участка столбика дыма от тлеющей палочки в неподвижном воздухе, где он поднимается ровной, неразрывной струйкой. Текущий мёд: макроснимок густого мёда или сиропа, стекающего с ложки, где отчётливо видны плавно движущиеся, не перемешивающиеся слои. Течение вязкого масла: снимок, показывающий медленное переливание моторного масла, которое образует гладкие, неразрывные потоки.

2. Турбулентное течение

Этот раздел должен содержать фотографии, иллюстрирующие хаотичное, неупорядоченное движение потока с образованием многочисленных вихрей и интенсивным перемешиванием. Примеры фотографий для этого раздела. Горная река: изображение бурлящего потока воды, обтекающего камни на порогах, с пеной, брызгами и воронками. Дым от костра: фотография больших клубов дыма, поднимающихся от огня, которые имеют сложную вихревую структуру и быстро рассеиваются в воздухе. Кипящая вода: крупный план кипящей в кастрюле воды, где видны интенсивные конвекционные потоки и пузырьки пара, создающие беспорядочное движение. След от лодки: снимок кильватерного следа, остающегося за быстро идущим катером, который представляет собой турбулентную область с волнами и вихрями. Атмосферные вихри: фотография кучевых или грозовых облаков, демонстрирующих масштабные турбулентные процессы в атмосфере.

Каждую фотографию в альбоме следует сопроводить кратким пояснением, указывающим на характерные признаки данного типа течения.

Ответ:

Для создания фотоальбома «Ламинарное и турбулентное течение» следует подобрать фотографии, наглядно демонстрирующие оба режима течения. В раздел «Ламинарное течение» помещаются снимки упорядоченных, гладких потоков (например, медленная струя воды из-под крана, вязкий мёд, начальный участок дыма от свечи). В раздел «Турбулентное течение» — снимки хаотичных, вихревых потоков (например, бурная река, дым от костра, кипящая вода). Каждый раздел должен содержать определение соответствующего режима течения, а каждая фотография — краткое пояснение. Целесообразно также включить в альбом объяснение числа Рейнольдса ($Re$) как критерия, определяющего переход от ламинарного течения к турбулентному.