Уравнение Бернулли. Подъёмная сила. Дидактические материалы

Качественные, расчетные и экспериментальные задачи.

1) Почему, спускаясь на лодке по реке, плывут посредине реки, а поднимаясь, стараются держаться берега?

Это связано с тем, что скорость течения в разных точках различна: скорость течения реки посредине реки больше, чем у берегов. Поэтому при спуске плывут посредине реки, что облегчает спуск, т. к. к скорости лодки прибавляется скорость течения реки. При подъеме стараются держаться берега, чтобы течение реки не сильно сносило лодку, т.к. скорость движения лодки при этом уменьшается на величину скорости течения реки.

2) Почему сильный ветер вздымает высоко над землей сухие листья?

Благодаря большой скорости воздушного потока давление воздуха на поверхности этих предметов становится меньше атмосферного, т. к. чем больше скорость воздуха, тем меньше его давление. Под листьями давление атмосферное. Вследствие разности давлений возникает подъемная сила, которая и поднимает листья над землей.

3) Почему двум судам нельзя на близком расстоянии плыть параллельным курсом.

Капитаны морских и речных судов прекрасно знакомы с коварным проявлением уравнения Бернулли. Если два корабля идут параллельным курсом слишком близко один к другому, возникает гидродинамическая сила, толкающая их друг к другу, в результате чего может произойти кораблекрушение. Формула Бернулли позволяет понять, почему возникает эта сила: относительная скорость воды между судами будет больше, чем снаружи, давление воды на корабли в пространстве между ними окажется ниже, чем извне. Перепад давлений по разные стороны кораблей создает силу, толкающую их друг к другу.

                                               Опыт 1.

Между двумя полосками бумаги продуваем воздух, они сближаются.

Скорость воздуха внутри полосок больше, значит давление между листами меньше, чем снаружи.

                                Опыт 2. (Обсуждение и рисунок)

В дождливую и ветреную погоду, наверное, каждый из вас замечал, что раскрытые зонтики иногда “выворачиваются наизнанку”. Почему это происходит?

1.Поток воздуха, набегающий на изогнутую поверхность зонта, движется по руслу своеобразной сужающейся трубы с большей скоростью, чем воздух в нижней части, следовательно, давление снизу больше, чем вверху, и зонт выворачивается!

1.В широкой части горизонтальной трубы вода течет со скоростью 0,5 м/с. Найти скорость течения жидкости в узкой части трубы, если разница давлений в широкой и узкой ее частях 1,33 кПа. Плотность воды 1000 кг/м³.

2.Вода течет по горизонтальной трубе переменного сечения. Скорость течения в горизонтальной части трубы равна 20 см/с. Определить скорость течения воды в узкой части трубы, диаметр которой в 1,5 раза меньше диаметра широкой части.

3.В дне цилиндрического сосуда диаметром 0,5 м имеется круглое отверстие диаметром 1 см. Найти зависимость скорости понижения уровня воды в сосуде от высоты этого уровня. Найти значение этой скорости для высоты 0,2м.