Движение на флуиди
Флуидите (течности и газове) могат да текат и предават налягане. В покой налягането в течност расте с дълбочината, а на потопените тела действа изтласкваща (Архимедова) сила. При движение на несвиваема течност по тръба скоростта е по-голяма в по-тясното сечение (уравнение на непрекъснатостта). Законът на Бернули показва, че където скоростта е по-голяма, налягането е по-малко; така се обяснява подемната сила на крилото.
Какво да запомним
- Хидростатично налягане: p = ρgh.
- Архимедова сила: FA = ρфлуид·g·Vпотопен.
- Уравнение на непрекъснатостта: S1v1 = S2v2.
- Закон на Бернули: p + ρv2/2 + ρgh = const.
- Налягането се измерва в паскали (Pa).
Пример
Вода тече по тръба със сечение 6 cm2 със скорост 2 m/s. В стеснение 3 cm2 скоростта е 6·2/3 = 4 m/s.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Вода тече в тръба със сечение 4 cm2 със скорост 1 m/s. Каква е скоростта ѝ в стеснение със сечение 1 cm2?
- 0,25 m/s
- 1 m/s
- 4 m/s
- 16 m/s
Отговор: 4 m/s
Уравнението на непрекъснатостта: S1v1 = S2v2, 4·1 = 1·v, v = 4 m/s.
Какво е хидростатичното налягане на водата на дълбочина 10 m? (ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2, без атмосферното)
- 1·105 Pa
- 1·104 Pa
- 1·103 Pa
- 1·106 Pa
Отговор: 1·105 Pa
p = ρgh = 1000·10·10 = 105 Pa.
Защо крилото на самолета получава подемна сила при полет?
- Под крилото въздухът е по-бърз и налягането е по-малко
- Въздухът над крилото е по-топъл
- Над крилото въздухът е по-бърз и налягането е по-малко
- Крилото е по-леко от въздуха
Отговор: Над крилото въздухът е по-бърз и налягането е по-малко
По уравнението на Бернули по-голямата скорост на потока над крилото означава по-малко налягане отгоре.
Тяло с обем 0,002 m3 е изцяло потопено във вода. Каква е изтласкващата сила? (ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2)
- 2 N
- 200 N
- 0,2 N
- 20 N
Отговор: 20 N
FA = ρgV = 1000·10·0,002 = 20 N.
Какво следва от закона на Бернули за течност в хоризонтална тръба?
- Където скоростта е по-голяма, налягането е по-малко
- Налягането е еднакво навсякъде
- Където скоростта е по-голяма, налягането е по-голямо
- Скоростта е еднаква във всички сечения
Отговор: Където скоростта е по-голяма, налягането е по-малко
При h = const сумата p + ρv2/2 е постоянна, затова по-голяма скорост означава по-малко налягане.
Коя е единицата за налягане в SI?
- Паскал (Pa)
- Нютон (N)
- Джаул (J)
- Ват (W)
Отговор: Паскал (Pa)
Налягането p = F/S се измерва в паскали: 1 Pa = 1 N/m2.
Как се изменя налягането в течност с увеличаване на дълбочината?
- Намалява
- Расте
- Не се изменя
- Става нула
Отговор: Расте
Хидростатичното налягане p = ρgh расте с дълбочината h.
Кога тяло плува на повърхността на водата?
- Масата му е голяма
- Обемът му е малък
- Плътността му е по-малка
- Плътността му е по-голяма
Отговор: Плътността му е по-малка
Ако плътността на тялото е по-малка от тази на водата, Архимедовата сила може да уравновеси тежестта, преди тялото да се потопи изцяло.
Кои вещества наричаме флуиди?
- Само течности
- Само газове
- Твърди тела
- Течности и газове
Отговор: Течности и газове
Флуидите са вещества, които могат да текат: течности и газове.
Тяло с обем 0,01 m3 и маса 6 kg плува във вода. Каква част от обема му е потопена? (ρвода = 1000 kg/m3)
- 60%
- 40%
- 6%
- 100%
Отговор: 60%
Плътността на тялото е 600 kg/m3; при плаване потопената част е ρт/ρв = 0,6.
С каква скорост изтича вода от малък отвор на 5 m под повърхността в отворен съд? (g = 10 m/s2)
- 50 m/s
- 10 m/s
- 5 m/s
- 100 m/s
Отговор: 10 m/s
По формулата на Торичели v = √(2gh) = √100 = 10 m/s.
Хидравлична преса има бутала с площи 10 cm2 и 500 cm2. Каква сила върху малкото бутало повдига товар 10 000 N?
- 500 N
- 50 N
- 200 N
- 10 000 N
Отговор: 200 N
Налягането се предава еднакво: F1 = 10 000·10/500 = 200 N.
Вода тече по хоризонтална тръба. В широката част v1 = 1 m/s и p1 = 1,2·105 Pa, а в тясната v2 = 3 m/s. Колко е налягането p2?
- 1,24·105 Pa
- 1,2·105 Pa
- 0,4·105 Pa
- 1,16·105 Pa
Отговор: 1,16·105 Pa
p2 = p1 − ρ(v22 − v12)/2 = 1,2·105 − 500·8 = 1,16·105 Pa.
Камък тежи 30 N във въздуха и 20 N, когато е потопен във вода. Каква е плътността му? (g = 10 m/s2)
- 3000 kg/m3
- 1500 kg/m3
- 2000 kg/m3
- 1000 kg/m3
Отговор: 3000 kg/m3
FA = 10 N, V = 10/(1000·10) = 0,001 m3, m = 3 kg, ρ = 3000 kg/m3.
Басейн с дъно 10 m × 5 m е пълен с вода до дълбочина 2 m. С каква сила водата натиска дъното? (ρ = 1000 kg/m3, g = 10 m/s2, без атмосферното налягане)
- 105 N
- 106 N
- 2·104 N
- 5·106 N
Отговор: 106 N
p = ρgh = 2·104 Pa, F = p·S = 2·104·50 = 106 N.