В статье рассмотрен закон, который открыл великий швейцарский физик Даниил Бернулли, опытным путем изучены некоторые проявления данного закона в различных физических явлениях.
Ключевые слова: принцип Бернулли, скорость потока воздуха, давление воздуха, самолет.
В современном мире полет человека на самолете — это не редкость, каждого пассажира интересует, почему самолет, такой большой и тяжелый, может летать высоко в воздухе. Зная принцип Бернулли, можно объяснить многие физические явления, которые необходимо учитывать при создании каких-либо проектов, сооружений.
Закон швейцарского физика Д. Бернулли гласит: с увеличением скорости потока воздуха или жидкости, давление внутри потока уменьшается.
Почему же самолеты такие тяжелые и летают в воздухе, не падают?
Оказывается, самолет поднимается благодаря особой форме крыла. Крыло имеет аэродинамический профиль. Это означает, что верхняя часть крыла изогнута сильнее, чем нижняя. Благодаря этому, за одно и то же время поток встречного воздуха над крылом проходит большее расстояние, чем поток под крылом. Это значит, что скорость потока над крылом выше, чем под ним. По закону Бернулли сверху крыла давление становится меньше и возникает подъемная сила. Кстати сказать, у птиц крыло тоже имеет похожую форму.
Таким образом, принцип Бернулли — это то, благодаря чему птицы и самолеты могут летать.
Самым частым, пожалуй, результатом стихийного бедствия — урагана — бывают сорванные вихрем крыши домов. Согласно принципу Бернулли, давление зависит от скорости движения воздушных потоков. Давление над крышей, где скорость ветра большая, много меньше чем под крышей. Разность давлений создает подъемную силу, которая и сносит крышу.
Все моряки знают, что два судна, идущих рядом на больших скоростях сильно притягиваются друг к другу. Еще опаснее, когда один корабль идет за другим. Силы притяжения, возникшие из-за разности давлений, стремятся корабли развернуть. Задний корабль разворачивается сильнее переднего. Столкновение в таких случаях неизбежно.
Скоростные поезда при встрече должны замедлить ход, иначе стекла в вагонах разобьются. Когда встречные поезда разъезжаются, стекла в вагонах могут быть выдавлены наружу, поскольку между поездами возникает область пониженного давления.
Далее мы рассмотрим некоторые опыты, показывающие проявление принципа Бернулли.
Опыт № 1. Опыт с шарами
Ход опыта:
- Надуваем два воздушных шарика до одинакового размера и привязываем к каждому нитку одинаковой длины.
- Берём шарики за нитки правой и левой рукой так, чтобы они висели на одном уровне на некотором расстоянии друг от друга.
- Не касаясь шариков руками, дуем между ними.
Результат: шары притянулись друг к другу.
Вывод: парадоксальность результатов такого поведения тел можно объяснить, используя принцип Бернулли. Давление воздуха в пространстве левее и правее шаров равно атмосферному давлению. Направив воздушный поток между шарами, мы тем самым в этом скоростном потоке воздуха создаем область пониженного давления в соответствии с принципом Бернулли, в результате чего возникает разность давлений в пространстве между шарами и с внешней стороны шаров. Эта разность давлений является причиной «прилипания» шаров.
Опыт № 2. Фен и теннисный мячик
Ход опыта:
Берем фен и теннисный мяч, включаем фен в розетку и помещаем шар в поток воздуха.
Результат: шарик парил в воздухе.
Вывод: воздушная струя ударяется о шарик и не дает ему падать. Когда шарик выскакивает из струи, окружающий воздух возвращает его обратно в струю, т. к. давление окружающего воздуха, имеющего малую скорость, велико, а давление воздуха в струе, имеющего большую скорость, мало.
Опыт № 3. Чудо — весы
Ход опыта:
- Уравновесим весы.
- Феном подуем воздух под одной из чашек.
Результат: чашка, под которой продуваем воздух, опускается.
Вывод: действовал закон Бернулли; давление воздуха под чашей уменьшалось, и атмосферное давление сверху прижало ее к полу.
На основании полученных знаний и проведенных опытов, мы делаем вывод, что проявление принципа Бернулли очень разнообразно. Благодаря ему птицы и самолеты могут летать; он служит причиной того, почему ветер срывает крыши домов, и объясняет опасность чрезмерного сближения движущихся морских судов.
Литература:
- Григорьев Д. В гостях у физики. Санкт- Петербург: Амфора, 2015.
- Ола Ф., Дюпре Ж.-П., Жибет А.-М., Леба П., Лебьом Д. Занимательные эксперименты и опыты. — Айрис Пресс — М.: 2014.
- Никифоровский В. А. Великие математики Бернулли. — М.: Наука, 1984. — 177 с. — (История науки и техники).
- Панкова М. А. Все, что нужно знать об экспериментах. – Х.: «Ранок», 2012.
- Смирнов Ю. И. Мир физики. Занимательные рассказы о законах физики. СПБ.:ИКФ «МиМ-Экспресс», 1995.
- Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн.2.- М.: Триада-литера, 1994.
