Номер 2, страница 53 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

IV. Механика жидкостей и газов. Работаем с текстом - номер 2, страница 53.

Условие.

2. Приведите примеры использования уравнения Бернулли в технике.

Решение.

Решение

Уравнение Бернулли, которое является фундаментальным принципом гидро- и аэродинамики, описывает связь между давлением, скоростью и высотой для движущейся жидкости или газа. Оно является следствием закона сохранения энергии. В общем виде уравнение записывается так:

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

где $\text{p}$ – статическое давление, $\rho$ – плотность среды, $\text{v}$ – скорость потока, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота. Из этого уравнения следует, что при увеличении скорости потока его статическое давление уменьшается (при условии, что высота не меняется). Этот эффект лежит в основе работы многих технических устройств.

Вот несколько примеров использования уравнения Бернулли в технике:

1. Авиация: крыло самолета. Профиль крыла самолета спроектирован так, что верхняя его поверхность более выпуклая, чем нижняя. Это заставляет воздух, обтекающий крыло сверху, двигаться с большей скоростью, чем воздух под крылом. Согласно уравнению Бернулли, более высокая скорость над крылом создает область пониженного давления, в то время как под крылом давление остается относительно высоким. Эта разница давлений порождает подъемную силу, которая позволяет самолету лететь.

2. Пульверизатор (распылитель). В распылителе (например, в баллончике с краской, флаконе духов или садовом опрыскивателе) струя воздуха или газа под высоким давлением вырывается из сопла. Эта быстрая струя проходит над открытым концом трубки, погруженной в жидкость. Высокая скорость потока создает над трубкой область низкого давления. Атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости в резервуаре, выталкивает ее вверх по трубке в струю воздуха, где она разбивается на мельчайшие капли.

3. Карбюратор. Карбюраторы в двигателях внутреннего сгорания работают по схожему принципу. Воздух, всасываемый в двигатель, проходит через сужающийся канал (диффузор или трубку Вентури). В самом узком месте скорость воздуха максимальна, а давление, соответственно, минимально. В эту область подается топливо, которое под действием разницы давлений засасывается в воздушный поток и смешивается с ним, образуя горючую смесь.

4. Трубка Вентури (расходомер). Это прибор для измерения скорости и расхода потока жидкости или газа. Он состоит из трубы, имеющей сужение (горловину). При прохождении через горловину скорость потока увеличивается, а давление падает. Измеряя разность давлений до сужения и в самой узкой его части с помощью манометров, можно по формуле, выведенной из уравнения Бернулли и уравнения неразрывности, рассчитать объемный расход вещества.

5. Струйный насос (эжектор). В этом типе насоса используется энергия высокоскоростной струи рабочей жидкости или газа (например, пара) для перемещения (откачки) другой среды. Рабочая среда, выходя из сопла, создает в камере смешения зону низкого давления, куда засасывается откачиваемая среда. Затем в диффузоре кинетическая энергия смешанного потока преобразуется обратно в энергию давления. Такие насосы используются для создания вакуума (вакуумные эжекторы) или для перекачки жидкостей и газов.

Ответ: Примерами использования уравнения Бернулли в технике являются: создание подъемной силы крыла самолета, работа распылителей и карбюраторов, измерение расхода потока с помощью трубки Вентури, а также функционирование струйных насосов (эжекторов) для перекачки сред и создания разрежения.