ЭКЧ. Чужая физика 7. Закон Бернулли есть, а формулы то нет.

[Владимир Николаевич]

      Летчики-водопроводчики налетай)).
       «Великий парадокс» – так назвал Леонард Эйлер теорему Бернулли. Многие исследователи – ученые, инженеры, да и просто любители – предлагали в разное время множество объяснений, доказательств и обоснований. которые, как им казалось, представляли «великий парадокс» в более очевидной форме. Попробуем сделать это и мы.
      Закону Бернулли скоро уже будет 300 лет. И несмотря на его явные несуразности со стороны физики, с ним не пытаются разобраться и откорректировать, а продолжают преподносить без изменений во всех существующих учебниках. Что, к сожалению, существенно снижает уровень понятийного мышления при изучении физики. Закон Бернулли должен звучать так: «С увеличением скорости потока, падает давление на поверхность, параллельную движению потока». Но формулу, которую мы видим в учебниках, отнести к этому закону никак нельзя. Больше 200 лет прошло, а воз и ныне там).
      Считается, что Закон Бернулли - это следствие закона сохранения энергии и условия непрерывности для стационарного потока (без вихрей) идеальной (без вязкости) и несжимаемой жидкости или для ламинарных потоков несжимаемого газа. Формула выводится на основании теоремы о кинетической энергии, согласно которой, сумма работы всех сил, действующих на тело, равняется изменению кинетической энергии этого тела.
      Согласно получаемой формуле (вывод ее нетрудно найти) (для простоты гидростатическое давление принимать во внимание не будем), если жидкость течет по горизонтальной трубе разного поперечного течения, сумма динамического и статического давления для этой трубы является величиной постоянной.

[Владимир Николаевич]

Поэтому там, где скорость потока растет, соответственно растет динамическое давление и падает статическое. Что такое динамическое давление понимают почти все – это давление, обусловленное скоростью потока, поэтому его иногда называют давлением скоростного напора. Но на самом деле, значение, указанное в формуле, к реальному давлению скоростного напора отношения не имеет. Динамическое давление, это величина имеющая размерность давления, но это все же кинетическая энергия единицы объема потока. А вот со статическим давлением еще более явная несуразица.
      Но эта формула, как я уже говорил, к закону Бернулли не имеет отношения, так как даже выведена неправильно. Потому что:
   1) Статическое давление здесь именно давление в потоке. Было бы это давление на стенки трубы, то никакой бы работы не совершало.
   2) В учебниках статическое давление в общем смысле это давление в статике, то есть когда жидкость или газ находится в покое, а значит передают давление одинаково во все стороны. Поэтому в случае потока использовать этот термин как бы нельзя, если вы хотите, чтобы у вашей аудитории возникло хоть какое-то понимание. В статике любое повышение давления распространяется со скоростью звука в этой среде, поэтому о какой-то разности давления на коротком отрезке трубы не обусловленное гравитацией и разговора вести не стоит.
   3) Мы исключаем потери на гидравлическое сопротивление пытаясь обосновать это тем, что поток (жидкость или газ) обладают некими идеальными свойствами и сама труба тоже нулевой шероховатостью. То есть предполагаем, что вихреобразование совсем исключено. Но ведь потери на вихреобразование возникают даже при расширение-сужение трубы и ее повороте. Такие потери принято называть местными гидравлическими сопротивлениями и вот их исключить уже никак нельзя, поэтому корректнее говорить о некотором законе-формуле даже для идеальных жидкостях, газах и трубах только на некотором локальном участке, а не на всем протяжении трубы. Причем в идеальном случае давление в потоке на локальном участке будет практически неизменным, то есть P1=P2.
   4) Чисто интуитивно понятно, что скорость потока будет зависеть от изменения соотношения диаметров трубы на этом участке. В этой формуле этой зависимости нет.
   5) Также по формуле получается, что если входная труба узкая, а выходная широкая, то что жидкость потечет из зоны низкого давления в зону высокого. Фантастика какая-то.
   6) Ошибка же при выводе формулы была при подсчете работы силы давления. Тело здесь вся масса жидкости (или газа) на этом участке, а работа определялась почему то, только по смещению крайних его (тела) частей. Как надо сделать правильно, покажу чуть ниже.
      Как-то не хорошо получается, когда 200 лет морочат голову, а в особенности если это происходит в учебных заведениях и морочат голову подрастающему поколению – нашему будущему.

[Владимир Николаевич]

      И так мы показали, что формула, которую называем формулой Бернулли к закону Бернулли отношения не имеет. Но возникает законный вопрос: «А где все же была ошибка при выводе формулы? Как решить эту задачу правильно?». Повторюсь - На мой взгляд ошибка в том, что, составляя уравнение по теореме о кинетической энергии и считая телом всю жидкость от широкой части трубы до ее сужения мы почему то, учитываем работу сил давления только по перемещению ее крайних частей. Составлять же уравнение без учета изменения уровня, то есть исключая гидростатическое давление, следует таким образом:

       Получили формулу изменения скорости потока при локальном изменении диаметра трубы для идеальной жидкости или газа и трубы с нулевой шероховатостью. Теперь она соответствует реальной физике и не имеет недостатков, перечисленных в первой части статьи.  Но еще раз напомню, что закон Бернулли состоит совсем в другом и читается так: «С увеличением скорости потока, падает давление на поверхность, параллельную движению потока». А то, что скорость потока будет выше в зауженном участке трубы было ясно и без нашей формулы и без всяких глубокомысленных заключений. В третьей части статьи поговорим непосредственно о законе Бернулли…

[Владимир Николаевич]

       Для начала еще раз повторю - давление в ламинарном потоке не может изменяться при изменении скорости течения, а зависит лишь от уровня или глубины, так как любое изменение давления распространяется в жидкости со скоростью звука в этой среде, а в случае с несжимаемой жидкостью еще быстрее. Но вот давление на поверхность, параллельную движению потоку, например, на стенку трубы, будет уже зависеть от скорости потока. Предлагаю свою версию как это можно объяснить. Причем тоже со стороны закона сохранения энергии, но с других позиций. Могу конечно и ошибаться, и что-то не учесть и тем самым объяснение будет не полным, но потом все обязательно откорректирую.
     С точки зрения МКТ давление, оказываемое газом на стенки сосуда, обусловлено ударами молекул о стенки сосуда и равно импульсу, передаваемому в среднем всеми частицами газа единице площади стенки за единицу времени. То есть давление тем больше, чем выше концентрация частиц и больше их кинетическая энергия, то есть температура. Когда скорость нашего потока равна нулю, то направление результирующего импульса, определяющего давление газа на стенку, будет перпендикулярно к поверхности. Но как только газ начинает двигаться, то из трения со стенкой, многие молекулы при отражении от стенки начнут вращаться, а частицы жидкости образовывать микрозавихрения. Это будет означать, что часть кинетической энергии потока ушла на эти завихрения и скорость отскочившей частицы будет меньше скорости, с которой она врезалась в стенку. В этом случае вектор давления перестает быть нормальным по отношению к поверхности и развернется в сторону движения потока. При этом его нормальная (перпендикулярная) составляющая также уменьшится. На рисунке для лучшего понимания в какую сторону возникают завихрения жидкость как бы стоит, а сама труба движется навстречу предполагаемому потоку. То же самое происходит, в случае различных неровностей и шероховатостей трубы. Видим из рисунка, что вектор давления в сторону потока также преобладает, что разворачивает результирующий вектор давления в сторону движения потока.

[Владимир Николаевич]

      В то же время появляется составляющая импульса или сила, пытающаяся увлечь в движение саму стенку. Но так как стенка не движется, то эта сила работает как сила трения и тормозит сам поток. Если скорость потока значительная, то сила трения разогревает и сам поток, и его стенки.
      Если датчик давления поместить в трубу, так чтобы его отверстие будет параллельно будущему потоку, то пока движения потока нет, он покажет статическое давление. Когда начнется движение потока, то давление в отверстии датчика начнет падать и часть жидкости в трубке датчика втянется потоком. Если в трубку подливать жидкость, то возникнет явление эжекции – жидкость все время будет втягиваться потоком. Таким образом явление эжекции всегда присутствует в эффекте Бернулли, хотя сам Бернулли об этом явлении ничего в то время не знал. А если два параллельных потока соединить трубкой, то более быстрый поток воздуха сможет втягивать жидкость из более медленного потока. Также хочу обратить внимание, что эффект эжекции работает и без всяких ограничивающих поток трубочек. Например, создадим направленный поток рядом со свечой и сразу увидим, как он начнет втягивать в себя воздух около свечи и пламя ее начнет отклоняться в сторону этого быстрого потока. Это как вы уже поняли связано с краевыми эффектами потока, где он завихрится и в связи с чем давление на окружающий его воздух уменьшится. Что приводит к втягиванию части воздуха в движущийся поток.

[Владимир Николаевич]

      Таким образом подъемную силу крыла легко объяснить явлением Эжекции. Снизу крыло отбрасывает поток набегающего воздуха вниз, тем самым обеспечивая подъемную силу, направленную вверх. А на верхней поверхности крыла образуется разрежение, за счет эжекции воздуха скоростным потоком, пролетающим выше верхней кромки крыла в начале его профиля. Теории Бернулли и Жуковского объяснить своими формулами подъемную силу крыла не в состоянии. Измерения с помощью первой аэродинамической трубы в 1871 году показали эти теории несостоятельными, хотя их и придерживаются до сих пор, так как нет более подходящих вариантов. Значения подъемной силы оказались занижены в шесть раз. Считаю, ошибка была в том, что использовалась формула кинетического давления у Ньютона из закона Бернулли, а надо было взять формулу давления потока на препятствие. Подсчитать это давление не представляет труда. В случае набегающего потока воздуха со скоростью v за время ∆t стенки препятствия достигнут молекулы, которые находятся в объеме V=Sv ∆t. Масса этих молекул составит M=ρV=ρSv∆t, а переданный стенке импульс ∆p=2Mv. А давление P=F/S=∆p/S∆t=2ρv^2. Как видим оно в 4 раза выше. Ветровая нагрузка должна тоже рассчитываться по этой формуле, а не как в учебниках.

[Олег Владимирович Лавринович]

Но еще раз напомню, что закон Бернулли состоит совсем в другом и читается так: «С увеличением скорости потока, падает давление на поверхность, параллельную движению потока».

Мысль Ваша бьется в верном направлении. Плюс.
Я не согласен с формулировкой. С чего бы давлению потока  на твердую параллельную поверхность падать? Количество молекул поверхности остается постоянным. Поэтому в этом месте ничего не происходит. Но , если проделать отверстие и подключить манометр в этом месте мы отметим понижение давление и подсасывание к потоку жидкости или газа. И вот , на этом ложно истолкованном эффекте и базируется Бернуль. На самом деле , этот эффект возникает от удаления потоком вещества в плоскости отверстия. В потоке давление остается неизменным. А в отверстии , падает. Поскольку жидкость или газ подвержены уносу и образуется местный дефицит вещества.  Действие на твердую стенку при этом не меняется.
Да и опыт о том же. Струя газа в эжекторе или сопле имеет избыточное давление и чем больше , тем сильнее эффект подсасывания к ней откружающей среды.  Так можно получать довольноглубокий вакуум.

[Владимир Николаевич]

Мысль Ваша бьется в верном направлении. Плюс.
Я не согласен с формулировкой. С чего бы давлению потока  на твердую параллельную поверхность падать? Количество молекул поверхности остается постоянным. Поэтому в этом месте ничего не происходит. Но , если проделать отверстие и подключить манометр в этом месте мы отметим понижение давление и подсасывание к потоку жидкости или газа. И вот , на этом ложно истолкованном эффекте и базируется Бернуль. На самом деле , этот эффект возникает от удаления потоком вещества в плоскости отверстия. В потоке давление остается неизменным. А в отверстии , падает. Поскольку жидкость или газ подвержены уносу и образуется местный дефицит вещества.  Действие на твердую стенку при этом не меняется.
Да и опыт о том же. Струя газа в эжекторе или сопле имеет избыточное давление и чем больше , тем сильнее эффект подсасывания к ней откружающей среды.  Так можно получать довольноглубокий вакуум.

Но ведь  подсасывание и происходит из за разности давлений, а у вас как всегда причина и следствие перепутаны.

[Олег Владимирович Лавринович]

Но ведь  подсасывание и происходит из за разности давлений, а у вас как всегда причина и следствие перепутаны.

Да, нет же! Мы о разном! Смотрите в корень. Если этого не понимать, то дальнейшие рассуждения бессмыслены. В основном потоке давление не падает! От слова , совсем. А в отверстии , то есть, там, где другое вещество подверженное уносу , падает, поскольку там вещество просто слизывается потоком. Возникает понижение давления в том , другом веществе. Там, в другом веществе,  появляется градиент сил в сторону потока. А потоку ,фиолетово. Да, он конечно фигеет и притормаживается на разгон дополнительного присоединенного вещества, но притормаживается  , означает ,наоборот, повышение давления в этом, основном.  И если вы возились с пульверизаторами, то могли бы заметить,что при неудачном расположении всасывающего отверстия в него пробулькивает основной поток, поскольку давление в нем высокое.
Я уже где-то писал об этом. Если вы едете в машине , то относительно вас поток за окном  , который в форточку высосет шляпу . Но, вне машины, никакого изменения давления нет, да и потока нет, штиль.  Это ж, очевидно. Проблема в том, что технический взгляд на явления отличается от физического. И не я переворачиваю с ног на голову, а привычный взгляд перевернут. Я возвращаю все на круги своя.

[Олег Владимирович Лавринович]

подсасывание и происходит из за разности давлений,

давление там не при чем. Вместо потока можно пустить скребок. Какое в скребке давление? а соскребывать вещество будет и в том месте, где сребанул, там уменьшается количество. И если то вещество упругое, то возникает врнутренний градиет давления, который и смещает вещество вместо соскребанного. Это ж, очевидно. Местный дефицит упругого вещества означает местное понижение ЕГО давления, но никак не скребков или основного потока.

[mpn2]

Согласно получаемой формуле (вывод ее нетрудно найти) (для простоты гидростатическое давление принимать во внимание не будем),

- - - -
Не разобрались вы нехрена! Типо критикуете современную физику, что она неверно толкует уравнение Бернулли, а сами повторяете все те глупости, которые современная физика нагородила. Повторяете всю ту чушь один в один!

для простоты гидростатическое давление принимать во внимание не будем

Это еще почему? С какого перепуга? Зачем вы повторяете эту всеобщую дурь!

P1 +1/2pV1² = P2 +1/2pV2²

Что такое  P1 и P2?

[Владимир Николаевич]

- - - -
Не разобрались вы нехрена! Типо критикуете современную физику, что она неверно толкует уравнение Бернулли, а сами повторяете все те глупости, которые современная физика нагородила. Повторяете всю ту чушь один в один!

Это еще почему? С какого перепуга? Зачем вы повторяете эту всеобщую дурь!

P1 +1/2pV1² = P2 +1/2pV2²

Что такое  P1 и P2?

Это вы не разобравшись критикуете)). Прочитали бы сначала до конца. Удалите свой глупый пост.

[mpn2]

Это вы не разобравшись критикуете)). Прочитали бы сначала до конца. Удалите свой глупый пост

Хотите конструктивную беседу? отвечайте на вопрос!
Не хотите, так на нет и суда нет!
Итак что такое P1 и P2 ?

[Владимир Николаевич]

Хотите конструктивную беседу? отвечайте на вопрос!
Не хотите, так на нет и суда нет!
Итак что такое P1 и P2 ?

Читать что ль не умеете?)) - Первые три пункта во втором посту как раз об этом статическом давлении. Только закон Бернулли не о том давлении совсем - читайте о нем ниже и в формулах оно даже не присутствует. Если это не понимаете, то и я с вами общаться не буду.

[mpn2]

Читать что ль не умеете?)) - Первые три пункта во втором посту как раз об этом статическом давлении. Только закон Бернулли не о том давлении совсем - читайте о нем ниже и в формулах оно даже не присутствует. Если это не понимаете, то и я с вами общаться не буду.

------
Я прочитал все что вы написали и нашел там 15 ошибок в ваших рассуждениях и связаны они с тем, что вы как бы критикуя современную физику, которая неверно трактует у.Бернулли  - вы все глупости повторили!

В современной физике для горизонтальной трубы весовое давление (pgh) убирается - это ГЛУПОСТЬ!
Вы его нахрена убрали? Зачем вы повторяете эту глупость!

[mpn2]

А вот со статическим давлением еще более явная несуразица.
Но эта формула, как я уже говорил, к закону Бернулли не имеет отношения, так как даже выведена неправильно. Потому что:
   1) Статическое давление здесь именно давление в потоке.

--------------
Вот ваш бред!
Еще раз спрашиваю, что такое P1 и P2?

[Владимир Николаевич]

------
Я прочитал все что вы написали и нашел там 15 ошибок в ваших рассуждениях и связаны они с тем, что вы как бы критикуя современную физику, которая неверно трактует у.Бернулли  - вы все глупости повторили!

В современной физике для горизонтальной трубы весовое давление (pgh) убирается - это ГЛУПОСТЬ!
Вы его нахрена убрали? Зачем вы повторяете эту глупость!

Не убираю, а упрощаю для горизонтальной трубы. Прекрасно понимаю, что даже горизонтальной трубы можно учесть и весовое давление, но зачем?- хотим всех запутать формулами, которые не имеют отношение к закону Бернулли? Тема о законе Бернулли, а не формулах, которые не верны.

[Владимир Николаевич]

--------------
Вот ваш бред!
Еще раз спрашиваю, что такое P1 и P2?

Похоже вы не имеете представление как выводилась формула Бернулли, которая не верна. Вы также не знаете, что некоторые энциклопедии уже откорректировали закон Бернулли, несмотря на оставшиеся ошибки в учебниках.

[mpn2]

Тема о законе Бернулли,

Если тема о "законе" Бернулли, то будьте любезны:
1. не называть это "законом" - это безграмотно, а называть это УРАВНЕНИЕМ!
2. напишите уравнение Бернулли так, как оно есть (без сокращений)
------
И ответьте на вопрос, Что такое в уравнении Бернулли: Р1 и Р2?
- - - - -
А я вам после этого укажу на то, где вы запутались! )*<

[mpn2]

Похоже вы не имеете представление как выводилась формула Бернулли,

- - - - -
Не надо выводить то, что сделано уже 300 лет тому назад! Не надо изобретать велосипед! Надо брать конечный результат и разбираться с тем, что получилось!
Надо брать формулу так, как ее записал Бернулли и разбираться с тем где она верна а где нет!, а не разбираться с тем что было в голове у Бернулли когда он над ней думал! Так понятно или нет!

Вот вы рассуждаете о том, что формула Бернулли не верна!
А вы ее хоть раз здесь написали? НЕТ! У вас ее здесь нет! Ни разу!
И вы ее критикуете не написав ни разу и не рассказав что в этой формуле есть что!
Это как так?