Εφαρμογές της αρχής του Bernoulli
1. Οι προτάσεις που βασίζονται στην αρχή του Bernoulli είναι …
(1) δύναμη ανύψωσης σε αεροσκάφος
(2) υδραυλική αντλία
(3) ψεκαστήρες κουνουπιών
(4) αερόστατο θερμού αέρα
Λύση
Οι προτάσεις που βασίζονται στην αρχή του Bernoulli είναι
(1) δύναμη ανύψωσης σε αεροπλάνα και
(3) ψεκαστήρες κουνουπιών
(2) Υδραυλική αντλία σύμφωνα με την αρχή του Pascal
(4) Αερόστατο βασισμένο στην αρχή του Αρχιμήδη
[irp]
2. Οι δηλώσεις που σχετίζονται με την εφαρμογή της αρχής του Bernoulli είναι …
(1) μετρητής βεντούρι
(2) ψεκαστήρες κουνουπιών
(3) βαρόμετρο
(4) θερμόμετρο
Λύση
Οι προτάσεις που βασίζονται στην αρχή του Bernoulli είναι
(1) μετρητής βεντούρι και
(2) σπρέι για κουνούπια
(3) ένα βαρόμετρο που βασίζεται στην υδροστατική πίεση
(4) θερμόμετρο υδραργύρου ή αλκοόλης με βάση την διαστολή
3. Τα εργαλεία που βασίζονται στην αρχή του Bernoulli είναι …
(1) υδραυλική αντλία
(2) καρμπυρατέρ
(3) μετρητής βεντούρι
(4) θερμόμετρο
Λύση
(2) καρμπυρατέρ και
(3) μετρητής βεντούρι
(1) υδραυλική αντλία με βάση την υδροστατική πίεση, νόμος του Pascal
(4) θερμόμετρο υδραργύρου ή αλκοόλης με βάση τη διαστολή
[irp]
4. Τα φτερά των αεροσκαφών έχουν σχεδιαστεί ώστε να έχουν μέγιστη δύναμη άντωσης , όπως μια εικόνα. Εάν v είναι η ταχύτητα της ροής του αέρα και P είναι η πίεση του αέρα, τότε σύμφωνα με την αρχή Bernoulli, ο σχεδιασμός γίνεται έτσι ώστε …
Λύση
Για να ανυψωθούν τα φτερά του αεροπλάνου προς τα πάνω, η ώθηση του αέρα στο κάτω μέρος της πτέρυγας είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη ώσης στην κορυφή της πτέρυγας.
Η δύναμη ώσης στην κάτω πλευρά της πτέρυγας είναι μεγαλύτερη εάν η πίεση του αέρα στο κάτω μέρος της πτέρυγας είναι μεγαλύτερη. P = F / A, όπου η πίεση του P είναι άμεσα ανάλογη με το F. Εάν η πίεση είναι μεγαλύτερη, τότε η δύναμη αυξάνεται επίσης.
Η αρχή του Bernoulli ορίζει ότι η πίεση του αέρα στο κάτω μέρος της πτέρυγας είναι μεγάλη όταν η ταχύτητα του αέρα στο κάτω μέρος της πτέρυγας είναι μικρή.
v A > v B έτσι ώστε P A < P B
1. Ερώτηση: Ποια είναι η αρχή του Μπερνούλι;
Απάντηση: Η αρχή του Bernoulli ορίζει ότι για μια μη ιξώδη ροή ενός μη αγώγιμου ρευστού, η αύξηση της ταχύτητας του ρευστού συμβαίνει ταυτόχρονα με τη μείωση της στατικής πίεσης ή τη μείωση της δυναμικής ενέργειας του ρευστού.
2. Ερώτηση: Πώς σχετίζεται η αρχή του Μπερνούλι με τη διατήρηση της ενέργειας;
Απάντηση: Η αρχή του Bernoulli είναι μια εκδήλωση της αρχής διατήρησης της ενέργειας για τις ροές ρευστών. Η συνολική ενέργεια σε ένα σύστημα ρευστών με σταθερή ροή διατηρείται. Καθώς η κινητική ενέργεια (ταχύτητα) του ρευστού αυξάνεται, η δυναμική του ενέργεια (πίεση) μειώνεται και αντίστροφα.
3. Ερώτηση: Γιατί τα φτερά των αεροπλάνων έχουν καμπύλη κορυφή και επίπεδη βάση;
Απάντηση: Τα φτερά (αεροτομές) των αεροπλάνων έχουν σχεδιαστεί με καμπύλη κορυφή και επίπεδη βάση για να κάνουν την πτήση του αέρα ταχύτερη από πάνω σε σχέση με κάτω. Σύμφωνα με την αρχή του Bernoulli, αυτό προκαλεί χαμηλότερη πίεση στην κορυφή και υψηλότερη πίεση στο κάτω μέρος, οδηγώντας σε άνωση.
4. Ερώτηση: Πώς εξηγεί η αρχή του Bernoulli τη λειτουργία ενός μετρητή βεντούρι;
Απάντηση: Ένα μετρητή βεντούρι έχει ένα στενωμένο τμήμα όπου η ταχύτητα του ρευστού αυξάνεται, οδηγώντας σε μείωση της πίεσης. Μετρώντας τη διαφορά πίεσης μεταξύ των στενωμένων και των μη στενωμένων τμημάτων, μπορεί κανείς να προσδιορίσει τον ρυθμό ροής του ρευστού, χρησιμοποιώντας την αρχή του Bernoulli.
5. Ερώτηση: Γιατί μια περιστρεφόμενη μπάλα ποδοσφαίρου καμπυλώνει στην πορεία της;
Απάντηση: Αυτό οφείλεται στο φαινόμενο Magnus. Καθώς η μπάλα περιστρέφεται, επιταχύνει τον αέρα από τη μία πλευρά και τον επιβραδύνει από την άλλη. Με βάση την αρχή του Bernoulli, αυτό οδηγεί σε διαφορά πίεσης, προκαλώντας καμπύλωση της μπάλας.
6. Ερώτηση: Πώς σχετίζεται η αρχή του Bernoulli με τη λειτουργία ενός ψεκαστήρα ή ενός ψεκαστήρα αρώματος;
Απάντηση: Όταν ο αέρας διοχετεύεται στην κορυφή του σωλήνα του ατμοποιητή, επιταχύνεται, δημιουργώντας μια περιοχή χαμηλής πίεσης. Η υψηλότερη πίεση στο κάτω μέρος ωθεί το υγρό προς τα πάνω στον σωλήνα, όπου συναντά τον γρήγορα κινούμενο αέρα και ψεκάζεται σε μια λεπτή ομίχλη.
7. Ερώτηση: Πώς μια καμπύλη στέγη σε ένα κτίριο αποτελεί κίνδυνο κατά τη διάρκεια ισχυρών ανέμων;
Απάντηση: Κατά τη διάρκεια ισχυρών ανέμων, ο αέρας κινείται ταχύτερα πάνω από μια καμπύλη στέγη σε σύγκριση με μια επίπεδη επιφάνεια. Ο αέρας που κινείται ταχύτερα πάνω από την καμπύλη επιφάνεια δημιουργεί μια περιοχή χαμηλής πίεσης, σύμφωνα με την αρχή του Bernoulli. Αυτή η διαφορά πίεσης μπορεί να προκαλέσει ένα φαινόμενο ανύψωσης, ενδεχομένως καταστρέφοντας την στέγη.
8. Ερώτηση: Γιατί τα ανοιχτά παράθυρα σε ένα κινούμενο αυτοκίνητο δημιουργούν ένα τρεμόπαιγμα στα χαρτιά στο εσωτερικό;
Απάντηση: Καθώς το αυτοκίνητο κινείται, η ταχύτητα του αέρα έξω είναι μεγαλύτερη από ό,τι μέσα στο αυτοκίνητο. Αυτό δημιουργεί μια διαφορά πίεσης λόγω της αρχής του Μπερνούλι, προκαλώντας το κυματισμό των χαρτιών καθώς ο αέρας προσπαθεί να εξισορροπήσει την πίεση.
9. Ερώτηση: Πώς μπορεί η αρχή του Μπερνούλι να εξηγήσει την ανύψωση που βιώνουν οι kitesurfers;
Απάντηση: Ο χαρταετός, όταν βρίσκεται υπό γωνία προς τον άνεμο, επιταχύνει τη ροή του αέρα πάνω από την άνω επιφάνειά του, δημιουργώντας μια περιοχή χαμηλής πίεσης. Η υψηλότερη πίεση κάτω από τον χαρταετό, σε σύγκριση με τη χαμηλή πίεση στην κορυφή, δημιουργεί μια ανύψωση, επιτρέποντας στους kitesurfers να ανυψωθούν από το νερό.
10. Ερώτηση: Γιατί η κουρτίνα του ντους τραβιέται προς τα μέσα όταν ανοίγει η παροχή νερού;
Απάντηση: Το ζεστό νερό από το ντους θερμαίνει τον αέρα, κάνοντάς τον να ανέβει και επιταχύνοντας τη ροή του αέρα στην περιοχή του ντους. Αυτός ο αέρας που κινείται ταχύτερα δημιουργεί χαμηλότερη πίεση μέσα στην περιοχή του ντους σε σύγκριση με έξω. Ως αποτέλεσμα, η κουρτίνα του ντους τραβιέται προς τα μέσα λόγω της διαφοράς πίεσης που εξηγείται από την αρχή του Bernoulli.
