Принцип Бернулли и его следствия

Принцип, впервые высказанный Даниилом Бернулли в 1726 г., гласит: в струе воды или воздуха давление велико, если скорость мала, и давление мало, если скорость велика. Существуют известные ограничения этого принципа, но здесь мы не будем на них останавливаться.

На рис. 7.22 трубка Т укреплена на медном диске DD; воздух продувается через трубку Т и далее мимо свободного диска dd. Воздух между двумя дисками имеет большую скорость, но эта скорость быстро убывает по мере приближения к краям дисков, так как сечение воздушного потока быстро возрастает и преодолевается инерция воздуха, вытекающего из пространства между дисками. Но давление окружающего диск воздуха велико, так как скорость мала, а давление воздуха между дисками мало, так как скорость велика. Поэтому воздух, окружающий диск, оказывает большее воздействие на диски, стремясь их сблизить, нежели воздушный поток между дисками, стремящийся их раздвинуть; в результате диск dd присасывается к диску DD тем сильнее, чем сильнее ток воздуха в Т.

Рис. 7.22 представляет аналогию рис. 7.21, но только с водой. Быстро движущаяся вода на диске DD находится на низком уровне и сама поднимается до более высокого уровня спокойной воды в бассейне, когда огибает края диска. Поэтому спокойная вода под диском имеет более высокое давление, чем движущаяся вода над диском, вследствие чего диск поднимается. Стержень Р не допускает боковых смещений диска. Диск DD приподнимается на стержне Р, когда на него изливается струя воды из бака.

Рис. 7.22. Опыты с дисками

Два судна, движущиеся рядом в спокойной воде как бы притягиваются, или, что сводится к тому же, два судна, стоящие рядом и обтекаемые водою.

Поток более стеснен в пространстве между судами, и скорость воды в этом пространстве больше, чем по обе стороны судов. Поэтому давление воды между судами меньше, чем по обе стороны судов; более высокое давление воды, окружающей суда, сближает их. Моряки очень хорошо знают, что два корабля, идущих рядом, сильно притягиваются друг к другу. При движении судов вперед судно В поворачивается носом к судну А (Рис. 7.23). Более серьезный случай может иметь место, когда один корабль идет за другим, как представлено на рис. Две силы F и F, которые сближают корабли, стремятся повернуть их, причем судно В поворачивается к Л со значительной силой. Столкновение в таком случае почти неизбежно, так как руль не успевает изменить направление движения корабля.

Рис. 7.23. Судна

Если между двумя легкими шариками продувать воздух, они сближаются до соприкосновения.

Рис. 7.24. Резиновые мячики в потоке воздуха

Явление, описанное в связи с рис. 7.24, можно демонстрировать, продувая воздух между двумя легкими резиновыми мячиками, подвешенными, как указано на рис.. Если между ними продувать воздух, они сближаются и ударяются друг о друга.