Итак, уравнение Бернулли
Пульверизатор
Каждый из нас в своей жизни — кто чаще, кто реже, — но обязательно сталкивается с пульверизатором. И каждому известно его действие.
Состоит этот прибор из двух взаимно перпендикулярных трубочек. Конец вертикальной трубочки погружен в жидкость, а на конец горизонтальный, меньший по размеру, нагнетают воздух с помощью резиновых шаров.
Вы берете пульверизатор в руки, начинаете нажимать на резиновый шар, жидкость устремляется по вертикальной трубочке вверх, фонтанирует — разбрызгивается. Не кажется ли вам пульверизатор «парадоксальным» прибором? Ведь казалось, при нагнетании воздуха струя должна не поднимать жидкость по трубочке, вверх, а вгонять, вдавливать ее назад, вниз.
Более 150 лет ученые всего мира не могли объяснить загадку пульверизатора, которым на протяжении этих же 150 лет беспрепятственно пользовались парикмахеры, опрыскивая духами модные тогда парики. Прибор работал безотказно. Но почему?
Два листа бумаги
Расположим два листа бумаги перед лицом на расстоянии 5-10 сантиметров друг от друга и будем дуть между ними. Вы думаете, они разойдутся? Совершенно неожиданно для нас листы начнут сближаться друг с другом.
Катушка от ниток
Попробуйте дуть через отверстие в катушке для ниток на небольшой лист бумаги, лежащей на столе. Вместо того, чтобы прижаться к столу плотнее, листок поднимется от стола. Попробуйте теперь дуть на листок, потихоньку поднимая катушку. Листок начнет подниматься вслед за катушкой.
Огонь и воронка
Поставим зажженную свечу на стол и возьмем в рот узкий конец воронки. Если мы начнем дуть на свечу, то пламя отклонится не от человека, как можно было бы предположить, а наоборот, к человеку — в ту сторону, от куда дуют.
ТАЙНА ЖИДКОСТИ И ГАЗА
Открытие в гидродинамике, которое сделал Даниил Бернулли, и его уравнение как раз и объясняют суть подобных парадоксов.
Дело в том, говорят нам специалисты, что в каждый момент времени через поперечное сечение потока проходит одинаковое количество газа или жидкости. И скорость прохождения газа или жидкости одного и того же объема — количества — обратно пропорциональна величине сечения потока: в узком месте струя газа или жидкости течет быстрее, в широком — медленнее. Если на разных сечениях трубы разместить манометры, то стрелка выше всего поднимется в самом узком месте трубы, по которой протекает газ или жидкость. Сколько бы раз мы ни повторяли опыт, всегда нас ожидает одинаковый результат: давление меньше там, где скорость больше, а скорость больше там, где труба уже. И наоборот: давления больше там, где скорость меньше, а скорость меньше там, где труба шире. Это и есть выражение знаменитого закона Даниила Бернулли.
С его помощью мы легко и просто объясним наши «парадоксальные» примеры. Оказывается, все дело в давлении газа и жидкости. В пульверизаторе струя жидкости устремляется туда, где в данный момент давление меньше — в тонкую вертикальную трубочку. Бумажные листы притягиваются потому, что между ними при прохождении струи воздуха образуется область меньшего давления, чем за ними. Листок бумаги поднимается вслед за катушкой по той же самой причине так же, как и пламя от свечи, отклоняясь в сторону узкой части воронки, отклоняется в сторону меньшего давления.
Закон Бернулли объясняет не только наши с вами примеры. Его сфера деятельности очень широка — он работает во многих приборах, используемых в технике.
На его действии основан принцип действия горелки Бунзена. Когда мы будем дуть через трубку, вставленную в дно пробирки, в ней будет создаваться пониженное давление. Ртуть в изогнутой трубке манометра поднимется выше всего в том колене, которое ближе к пробирке. Именно на этом принципе и основано действие лабораторной газовой горелки Бунзена. Достаточно самого слабого движения газа по тонкой трубке, чтобы воздух начал всасываться через боковые отверстия горелки.
Тот же принцип действия мы находим и у прибора, без которого не обходится ни один автомобиль. Называется этот прибор карбюратором и служит в двигателях внутреннего сгорания для превращения жидкого топлива в горючую смесь.