Номер 407, страница 58 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

19. Мощность. КПД. Движение жидкостей и газов. Глава III. Законы сохранения. Механика - номер 407, страница 58.

Условие.

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

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Это явление объясняется с помощью закона Бернулли, который устанавливает связь между скоростью потока жидкости и давлением в этом потоке. Когда две баржи движутся параллельно друг другу на небольшом расстоянии, они сужают пространство для прохождения воды между ними.

1. Согласно уравнению неразрывности струи, в более узком месте скорость потока жидкости должна увеличиться, чтобы через него проходил тот же объем воды в единицу времени. Следовательно, скорость течения воды между баржами ($v_{внутр}$) становится выше, чем скорость течения у их внешних бортов ($v_{внеш}$).

2. Закон Бернулли гласит, что для горизонтального потока идеальной жидкости сумма статического и динамического давлений постоянна. Уравнение Бернулли выглядит так:

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

где $p$ — статическое давление в жидкости, $\rho$ — плотность жидкости, а $v$ — скорость ее потока.

3. Из этого уравнения следует, что в областях, где скорость потока ($v$) выше, статическое давление ($p$) ниже. Поскольку скорость воды между баржами ($v_{внутр}$) выше, давление в этой области ($p_{внутр}$) становится ниже, чем давление у внешних бортов ($p_{внеш}$), где скорость потока меньше ($v_{внутр} > v_{внеш} \Rightarrow p_{внутр} < p_{внеш}$).

4. Эта разница давлений создает результирующую силу, действующую на каждую баржу. Сила направлена из области более высокого давления (с внешней стороны) в область более низкого давления (между баржами). В результате баржи начинают притягиваться друг к другу, что может привести к их столкновению. Это явление также известно как гидродинамическое присасывание.

Ответ: Две баржи, проплывающие близко друг к другу, могут столкнуться из-за того, что между ними скорость потока воды увеличивается, а давление, согласно закону Бернулли, уменьшается. Возникающая разность давлений между внутренними и внешними бортами создает силу, притягивающую баржи друг к другу.