§9.10. ДАВЛЕНИЕВ ДВИЖУЩИХСЯ ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ

При изучении гидростатики мы выясняли, как распределяется давление в неподвижной жидкости (см. § 9.5). Теперь познакомимся с распределением давления в движущейся жидкости.

Вначале обратимся к опытным фактам.

При стационарном течении жидкости давление больше в тех местах, где меньше скорость течения, и, наоборот, меньше в тех местах, где скорость течения больше.

Эта зависимость была установлена Д. Бернулли . Факт уменьшения давления с увеличением скорости жидкости на первый взгляд кажется парадоксальным. Казалось бы, что при переходе из широкой части трубки в узкую жидкость должна сжиматься, поэтому давление внутри нее и на стенки трубки должно возрастать. В действительности же все происходит наоборот. Сначала попытаемся объяснить это явление качественно на основе второго закона Ньютона и условия неразрывности стационарного потока жидкости, считая жидкость идеальной.

Рис. 9.39

Рис. 9.40

Выделим элемент жидкости, который движется вдоль оси трубки. При переходе из широкой части трубки в узкую скорость течения увеличивается, поэтому ускорение выделенного элемента жидкости направлено по течению, а при переходе из узкой части в широкую — против течения. Согласно второму за- кону Ньютона ускорение вызывается силой и совпадает с ней по направлению. Такой силой может быть лишь равнодействующая сил давления окружающей жидкости на поверхность выделенного объема. Значит, давление на элемент жидкости при переходе его из широкой части трубки в узкую должно быть больше со стороны жидкости в широкой части трубки, чем со стороны узкой (рис. 9.40). При переходе же элемента из узкой части трубки в широкую ускорение направлено против течения. В эту же сторону должна быть направлена равнодействующая сил давления, что опять-таки возможно, если давление жидкости со стороны широкой части трубки больше, чем со стороны узкой.

Чем быстрее движется жидкость, тем меньше давление внутри нее.