Развенчание Бернулли. Статья №59. 03.10.17.



В этой статье мы рассматриваем последний аргумент защитников гипотезы Бернулли, который принято считать самым веским доказательством правоты швейцарского физика.

Этот аргумент основывается на многочисленных случаях неожиданного столкновения кораблей, движущихся параллельными курсами.

Вот, например, что сказано в учебнике судовождения:

В морской и особенно в речной практике известно много случаев столкновения судов при их расхождении на встрече или на обгоне при движении параллельными курсами на небольшом расстоянии друг от друга из-за увеличенной скорости и движения воды между их корпусами.

В соответствии с уравнением Бернулли, это увеличение скорости воды между судами ведет к уменьшению давления между ними по сравнению с давлением с наружных бортов. Возникает гидродинамическое притяжение судов на параллельных курсах, которое усиливается с ростом относительной скорости их движения. Такое явление называется присасыванием судов.

Казалось бы, практика судовождения вполне однозначно подтверждает эффект Бернулли, то есть эффект падения давления в ускоренной струе жидкости между кораблями.

С этим вполне можно было бы согласиться, если считать, что изменение скорости струи воды между кораблями – единственный фактор, влияющий на их поведение.

На самом же деле влияющих факторов – множество, и их влияние полезно рассмотреть.

Во-первых, при движении корабля, реально движущимся объектом является корпус корабля, который перемещаясь в неподвижной воде, расталкивает массу воды в стороны, при этом создавая впереди своего движения некоторый горб воды, который в силу своей инерции, не успевает расступиться (растечься) перед носом корабля.

В результате образования горба, уровень воды в зоне носовой части судна оказывается заметно выше уровня воды в зоне бортов. Под действием этого перепада, вода устремляется с «горы» вниз, образуя два симметричных потока по левому и правому борту.

Когда крупное судно проходит, по каналу, близко от берега, то наблюдается следующая картина. Уровень воды у берега заметно падает, при этом между кораблём и стенкой канала возникает мощное течение в направлении, противоположном движению корабля.

Поток воды не устремляется вслед за кораблём, как можно было бы ожидать, а напротив, движется в обратном направлении.

И чем ближе к стенке канала оказывается корпус корабля, тем более скоростным получается встречный поток. Но в любом случае, скорость этого потока значительно уступает скорости движения корабля.



А теперь представим себе, что роль стенки канала играет второе судно, идущее параллельным курсом. В этом случае «горб» впереди судов становится ещё выше, а впадина вдоль бортов – ещё ниже. А самое большое понижение уровня воды наблюдается между соседними бортами судов. В результате, уровень воды вдоль одного из бортов каждого судна заметно превышает уровень вдоль другого борта (Рис. 1).

Благодаря возникшему перепаду уровней, на каждое судно начинает действовать боковая гидростатическая сила, пропорциональная площади погруженных в воду бортов и перепаду уровней воды. Под действием этой мощной гидростатической силы, корпуса кораблей неминуемо начинают сближаться, со всеми вытекающими последствиями

Но, вряд ли, такой эффект заслуживает названия «присасывание бортов», скорее уж, это похоже на придавливание бортов.

Как видим, объяснение эффекта притяжения судов возможно и без привлечения теоремы Бернулли. Но, может быть, в рассматриваемом случае действуют оба эффекта ?

Однако, притяжение судов наблюдается не только при попутных, но и при встречных курсах движения кораблей. В этом случае, ускорение потока воды между бортами невозможно обосновать, поскольку ни одно из направлений, в силу симметрии, не имеет преимущества. Стало быть, для падения давления в неподвижной струе нет никаких оснований.

А вот, разница уровней воды по «внешнему» и по «внутреннему» борту при встречном расхождении судов сохраняется, значит, сохраняется и гидростатическая сила, возникающая из-за разницы уровней.

Если бы эффект Бернулли действительно имел место в случае параллельного движения крупных транспортных объектов, то он бы обязательно проявился на скоростных поездах.

Например, расстояние между вагонами двух электричек на соседних путях, равно 0,6 м.

При этом скорость движения достигает 100 км/час, а для скоростных поездов, соединяющих Москву с аэропортами и того больше. Но, в отличие от кораблей, поезда в ходе своего движения, почему-то, не притягиваются друг к другу.
Оно и понятно, ведь при движении поездов вдоль составов не создаются провалы уровней столба обтекающего их воздуха, вот и нет причин для появления притягивающей силы.

Почему же, сила, основанная на эффекте Бернулли, в отношении поездов себя не проявляет ? Вероятно потому, что её просто не существует в природе в случае прямолинейного движения жидкости (газа).

В случае же криволинейного обтекания жидкостью различных тел (которые мы рассматривали в предыдущих статьях) вступают в действие силы инерции, которые и создают иллюзию падения давления в набегающем потоке, в то время, как реальное падение давления может возникать лишь на поверхности омываемого тела или в тонком пристеночном слое жидкости.

Последний рассмотренный нами пример, приводимый защитниками уравнения Бернулли, ставит, на наш взгляд, окончательную точку в споре о правоте или неправоте гипотезы Даниила Бернулли.

Несостоятельность гипотезы Бернулли доказывается не только практикой, но и физической логикой рассуждений, если конечно, ею не пренебрегать.

Рост или падение давления воды или давления другой капельной жидкости никак не влияет на потенциальную энергию жидкости, поскольку сжимаемость жидкостей ничтожна.

А поскольку энергия сжатия (энергия упругой деформации тела) непосредственно зависит от сжимаемости, то ничтожность сжатия означает и ничтожность энергии, накапливаемой жидкостью при её сжатии. Ничтожная энергия сжатия не способна превращаться в энергию движения, как и не способна её аккумулировать.

Несмотря на очевидность данного обстоятельства, теорема Бернулли, в своём современном толковании, провозглашает потенциал давления энергетическим потенциалом, игнорируя почти полное отсутствие фактора сжимаемости.
Фактически, на примере теоремы Бернулли мы имеем дело с крайне упрощённым взглядом на физическую природу гидродинамических процессов, который вполне простителен молодому швейцарскому физику, делавшему свои первые шаги в физической науке.

Но эта упрощённость непозволительна самой физической науке, задача которой состоит в раскрытии истинной природы физических явлений, и в эффективном использовании этих явлений на благо человеческой цивилизации.
Разумеется, помимо несжимаемых жидкостей, существуют и сжимаемые жидкости, то есть газы. Энергия деформации газов далеко не ничтожна, и вот здесь, казалось бы, гипотеза Бернулли может быть применима.

Однако, рассмотренные в предыдущих статьях примеры из аэродинамики доказывают несостоятельность гипотезы Бернулли и в отношении динамики газов. Все известные аэродинамические эффекты, сопровождающиеся проявлением силы, так или иначе являются следствием криволинейного движения газа и связаны с возникновением инерционных ускорений. В ходе же прямолинейного движения газового потока никаких боковых сил не наблюдается, точно также не наблюдаются и изменения давления в потоке, по крайней мере, в области дозвуковых скоростей.

В заключении хочется подчеркнуть, что истинной целью серии статей, ставящих под сомнение гипотезу Даниила Бернулли, является наше искреннее желание докопаться до истинной природы гидродинамических процессов, не довольствуясь упрощённой моделью, ставшей результатом поверхностного анализа наблюдаемых явлений.


Окажем помощь в оформлении патента
на ваше изобретение.

Телефон: +7 (495) 737-63-77 доб. 6800
Нина Николаевна Андреева.


Автор:  Игорь Юрьевич Куликов, видео - Николай Геннадьевич Соков.

Возврат к списку