Закони збереження. Закони збереження в механіці: Плани-конспекти урокiв з фізики, страница 20

5. Закон Бернуллі. Можна запропонувати учням розглянути, спро­щуючи вихідні умови, різні перерізи того самого потоку, розташовані на одній і тій самій висоті. Тоді рівняння Бернуллі набуде вигляду

. Звідси випливає, що в тих частинах потоку, де швидкість руху більша, тиск є меншим, а там, де швидкість менша, тиск є більшим. Це твердження називають законом Бернуллі.

У слушності закону Бернуллі. можна переконатися, наприклад, на та­кому досліді.

Щоб у різних частинах потоку швидкість рідини була різною, візьме­мо трубу зі змінним перерізом: там, де труба звужується, швидкість протікання збільшується.

Про тиск у тому чи іншому перерізі можна судити з висоти піднят­тя рідини в манометричних трубках.

Коли рідина рухається по трубі, рівень рідини в манометричних труб­ках стає різним: ми бачимо, що чим більша швидкість протікання на певній ділянці, тим меншим є тиск на цій ділянці (рис. 4).

Якщо швидкість протікання на певній ділянці стає досить великою, тиск на цій ділянці може стати меншим від атмосферного, і повітря почне втягуватися в трубу — саме так працює водоструменевий насос (рис. 5).

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

1.  Чому для обчислення тиску в рухомій рідині не можна користуватися умовою рівноваги?

2.  У яких випадках рівняння Бернуллі зводиться до закону Паскаля?

3.  У яких випадках рівняння Бернуллі дає вираз для гідростатичного тиску?

4.  Чи справджується закон Бернуллі для газів?

До конспекту учня

Закон Паскаля: якщо знехтувати вагою рідини, тиск у всіх точках нерухомої рідини є однаковим.

Гідростатичний тиск: у всіх точках нерухомої рідини , де  — густина рідини, — тиск рідини в певній точці, — ви­сота цієї точки

Рівняння Бернуллі: в одному й тому самому потоці рідини (або га­зу) ;, де  — густина рідини, — тиск рідини в певній точці,  — висота цієї точки, — швидкість потоку в даній точці.

Закон Бернуллі: у тих частинах одного й того самого потоку рідини або газу, де швидкість руху більша; тиск є меншим, а в тих, де швидкість менша, тиск є більшим.

Домашнє завдання

Основне:

1.  К: § 51, 52.

2.  Г: §25 (25.1, 25.2).

3.  1)   У ході ремонту одну з труб теплотраси довелося замінити на трубу вдвічі меншого діаметра. З якою швидкістю рухається вода через цю трубу, якщо швидкість води на інших ділянках теплотраси дорівнює 1 м/с? Більшим чи меншим є тиск у новій трубі, ніж на інших ділянках теплотраси? (36: № 28.1)

2)  3 якою швидкістю рухається вода по водопровідній трубі, що веде до крана, коли кран відкручено? Внутрішній діаметр труби дорівнює 2 см, відро місткістю 10 л наповнюється під краном за 1 хв. (36: № 28.2)

3)  Зблизяться чи розійдуться паралельні вертикальні аркуші паперу, що висять на невеликій відстані один від одного, якщо подути між ними? (36: № 28.3)

Додаткове:

1. Ф-9: § 61, 62.

2. 36: № 28.9.

Урок 20/75. Підіймальна сила крила літака

Мета уроку: показати учням практичне застосування закону Бернуллі:

виникнення підіймальне)! сили крила літака. .  

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Демонстрації:  підіймальна сила крила літака.

План викладу нового матеріалу:1. Як виникає підіймальна сила крила літака.

2.  Значення праць М. Є. Жуковського для розвитку авіації.

3. Небезпечні вияви закону Бернуллі.

Перевірка знань

1.  Чому струмінь рідини, витікаючи з дна посудини, звужується донизу?

2.  Чому швидкість плину води в річці є більшою у вузькому місці, ніж у широкому?

3.  Збоку від запаленої свічки продувають повітря. У який бік відхиляється полум'я?

Виклад нового матеріалу

Створення підіймальної сили крила літака — найбільш важливе вико­ристання закону Бернуллі. Завдяки підіймальній силі крила літають літа­ки і плавають із великими швидкостями кораблі на підводних крилах.

1. Як виникає підіймальна сила крила літака? Форма крила літака спеціально добирається так, щоб під час руху відносно повітря поблизу задньої гострої крайки крила виникали вихори, як показано на рис. 1. Ці вихори зриваються і відносяться повітрям, яке нахлинає, у резуль­таті чого навколо крила виникає циркуляція повітря.

Над крилом цей рух напрямлений так само, як рух зустрічного по­вітря, а під крилом — у протилежний бік.

Тому вислідна швидкість повітря над крилом більша, ніж під крилом. Отже, згідно із законом Бернуллі, тиск над крилом буде меншим, ніж під крилом. Унаслідок цього рівнодійна сил тиску, прикладених до кри­ла, буде напрямлена вгору (рис. 2).

Ця рівнодійна і називається підіймальною силою крила літака.

2.  Значення праць М. Є. Жуковського для розвитку авіації. Докладну теорію крила літака розробив славнозвісний російський учений М. Є. Жуковський.(1847—1921). Теоретичні студії та численні досліди привели його до відкриття в 1904 р. закону про підіймальну силу крила літака. За допомогою цього закону він з'ясував, якою має бути форма поперечного перерізу крила літака, щоб воно мало якнайбільшу підіймальну силу і якнайменший опір. Жуковський створив теорію гвинта літака, що дозволила знайти найбільш вигідну форму лопаті гвинта і розрахувати його силу тяги. Він один із перших висунув ідею створення літака з реактивним двигуном. Більшість його праць і зараз використовують у будівництві літаків. Він був першим ректором Інституту інженерів Червоного повітряного флоту, що 1922 р. був перетворений у Військово-повітряну інженерну академію.

3.  Небезпечні вияви закону Бернуллі. Коли два судна йдуть паралельними курсами близько одне до одного, відносна швидкість води між суднами збільшується. Тому, згідно із законом Бернуллі, судна «притягуються», що може призвести до їх зіткнення. З тієї самої причини небезпечно наближатися до рухомих суден плавом.