объясните задачку из учебника., механика жидкостей гидродинамический парадокс. Опции

[Allar]

Позиция 1). В горизонтальной трубе с жесткими стенками на участке имеется вставка из тонкостенной резиновой трубки. Этот участок заключен в стеклянную камеру, в которую может нагнетаться воздух под давлением. По горизонтальной трубе течет жидкость. давление в камере равно атмосферному.
Позиция 2). Если повышать давление в камере, то на первый взгляд кажется, что резиновая трубка должна сжаться. На самом деле происходит обратное явление – стенки резиновой трубки расширяются. Объясните, почему.
Внимание! При проведении опыта расход жидкости обязательно поддерживается постоянным.

Чет туплю.

Сообщение отредактировал Allar - 23.5.2015, 16:53

[Allar]

Позиция 1). В горизонтальной трубе с жесткими стенками на участке имеется вставка из тонкостенной резиновой трубки. Этот участок заключен в стеклянную камеру, в которую может нагнетаться воздух под давлением. По горизонтальной трубе течет жидкость. давление в камере равно атмосферному.
Позиция 2). Если повышать давление в камере, то на первый взгляд кажется, что резиновая трубка должна сжаться. На самом деле происходит обратное явление – стенки резиновой трубки расширяются. Объясните, почему.
Внимание! При проведении опыта расход жидкости обязательно поддерживается постоянным.

Чет туплю.

Сообщение отредактировал Allar - 23.5.2015, 16:53

[LordN]

Этот участок заключен в стеклянную камеру, в которую может нагнетаться воздух под давлением.

какой - этот?

[Allar]

 ______.jpg ( 87,43 килобайт ) Кол-во скачиваний: 62
сквозь камеру с изменяемым давлением проходит трубка,

[azmt]

 1.png ( 71,82 килобайт ) Кол-во скачиваний: 71

[Allar]

видел.
а теперь своими словами.
непонятно с чего вдруг давление в трубке должно увеличиться,
если рассуждать логически,увеличив давление трубка должна сжаться, допустим давление внутри трубки повысится до внешнего тогда трубка должна занять первоначальное состояние, но судя по раздутию втутри давление еже больше.
уточним эксперимент. Трубка подключена к открытой емкости с постоянным уровнем и выливается в другой бассейн с постоянным уровнем. т.е. давление в начале трубки константа.
т.е. как бы мы не сжимали или растягивали трубку - давление внутри трубки зависит от внешних параметров, а не от давления в камере. Эффект будет? Если да то как его посчитать? C увеличением давления эффект будет наблюдаться или затухнет?

Сообщение отредактировал Allar - 23.5.2015, 18:20

[Skaramush]

Трубка подключена к открытой емкости с постоянным уровнем и выливается в другой бассейн с постоянным уровнем.

Это неверно. Остальные следствия = тоже. Читайте ВНИМАТЕЛЬНО условия.

[Allar]

а какая разница?
в задаче просто трубопровод по которому течет вода без каких либо дополнительных условий, т.е в начальной точке параметры не меняются.

Сообщение отредактировал Allar - 23.5.2015, 18:38

[Skaramush]

Читайте условия.

Внимание! При проведении опыта расход жидкости обязательно поддерживается постоянным.

явное

Чет туплю.

[Allar]

Skaramush, это не объясняет эффект.
давайте рассмотрим модель: Открытый бак - шестереночный насос с горизонтальной характеристикой - камера с трубкой - обратно бак.

[azmt]

это не объясняет эффект.

Признаюсь, не очень вас понял. Причем тут какая-то конкретная модель?
При увеличении давления в камере, повышается потенц. энергия воды, при этом скорость уменьшается. Поэтому должно увеличиться сечение резиновой трубки - расход то постоянный. Это все следует из урав-ия Бернулли.

[ssn]

чет я тоже не понял этой задачи...
как это повышается потенц. энергия воды, при этом скорость уменьшается если по условиям задачи расход постоянный.

[azmt]

Представьте, что мы как бы сжимаем цилиндр с упругой стенкой. Этим мы запасаем в ней некую энергию, равную нашему усилию (повышается потенц. энергия). Но из урав-ия Бернулли следует, что скорость должна обязательно снизиться (сумма в уравнении постоянная). Отсюда следует, что сечение цилиндра должно увеличиться.

Сообщение отредактировал azmt - 23.5.2015, 22:43

[ssn]

а. все. скорость типа упала, но сечение выросло. расход остался прежним.
но механника все равно не понятна.

[испытатель]

Может быть это?

Прикрепленные файлы

 __________6.jpg ( 9,85 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2

 

[tiptop]

Внимание! При проведении опыта расход жидкости обязательно поддерживается постоянным.

Вопрос в том, что там делают конкретно?
Расход можно поддерживать постоянным, а давление в трубопроводе делать различным!

[испытатель]

Именно об этом речь. Чтобы увеличить расход - увеличивают давление, причем, согласно букварю, расход пропорционален площади и корню квадратному от перепада давления. Другими словами сжатие трубки по диаметру на 20% потребует двухкратного увеличения давления чтобы обеспечить такой же расход. Тут фишка в геометрии сжатия ИМХО.

[Composter]

насколько я понял то в задаче деформация трубы не учитывается, потому что если сечение уменьшится(при постоянном расходе),то увеличится скорость => уменьшится давление воды в трубе. А в ответе говорится что давление жидкости увеличится.

[LordN]

согласен с испытателем, в учебнике ответ не полный и не корректный.
корректный ответ д.б. каким-то таким: будет наблюдаться расширение со стороны движения потока и сужение на выходе из эластичной трубы.

[ssn]

я вот себе надумал такое объяснение...
1. увеличилось давление на стенку трубки, т.е. что бы противостоять этому давлению, должна увеличиться статическая составляющая давления
2. раз увеличилась статическая, значит уменьшилась динамическая
3. раз уменьшилась динамика - уменьшилась скорость
4. скорость упала, а расход прежний - значит должно увеличиться сечение.
и в этом во всем только одно не понятно, почему сила действия с одной стороны не уравновешивается силой с другой стороны. все же, видимо для сохранения расхода придают дополнительное давление жидкости.
А это чисто теория или можно поставить такой опыт?

Сообщение отредактировал ssn - 24.5.2015, 22:28

[испытатель]

я вот себе надумал такое объяснение...

4. скорость упала, а расход прежний - значит должно увеличиться сечение.

А это чисто теория или можно поставить такой опыт?

Ага - хвост управляет собакой. ( С двух сторон трубки железные. Они тоже растянутся?) Минус- логике. Попробуйте опыт.

[ssn]

ну да. фигня какая то.
просто пытался найти объяснение не касаясь формул, которые указывались выше... сознаюсь, но вообще не помню о чем в них там речь.
если кто то сможет объяснить просто, было бы хорошо.

[and]

По закону Бернулли при сужении трубки давление падает, при расширении - давление увеличивается.
Это не причина и следствие, а взаимосвязь. Т.е. при повышении давления трубка расширяется.
Просто на практике закон применяют только в одну сторону - от изменения сечения определяют изменение давления. В обратном решении до этой оригинальной задачи не было необходимости.

Сообщение отредактировал and - 25.5.2015, 8:57

[LordN]

ну ок. нигде не сказано, что скорость потока не равна нулю.
что в этом случае?

впрочем все правильно. но для того чтоб эффект был заметен надо чтобы динамическое давление было соизмеримо с разностью статики.

[испытатель]

По закону Бернулли при сужении трубки давление падает, при расширении - давление увеличивается.
Это не причина и следствие, а взаимосвязь. Т.е. при повышении давления трубка расширяется.
Просто на практике закон применяют только в одну сторону - от изменения сечения определяют изменение давления. В обратном решении до этой оригинальной задачи не было необходимости.

Парадоксы логики - крупными маками продолжат цвести. Кто Вам и где рассказал, что при изменении скорости течения в трубе падает давление? Закон неразрывности предполагает локальное снижение - повышение давления на участке сужения - расширения, а не во всей трубе.

[and]

Кто Вам и где рассказал, что при изменении скорости течения в трубе падает давление? Закон неразрывности предполагает локальное снижение - повышение давления на участке сужения - расширения, а не во всей трубе.

Рассказал Бернулли, например здесь можно почитать.
Диаметр резиновой трубки будет постоянным по всей длине камеры (переходы с металла на резину на краях не считаем), и зависит от давления в камере. Потери напора по длине трубки тоже не считаем.

[испытатель]

Рассказал Бернулли, например здесь можно почитать.

Это он Вам на ухо рассказал?
Вы не учитываете изменение потенциала кинетической энергии вдоль трубы, в простолюдии называемого - падением напора.
Глыбже нужно физику чувствовать. Уверяю Вас - проложите относительно длинный участок малого диаметра до коллектора с диаметром в 10 раз большего (т.е. со скоростью во 100 раз меньше) и замерьте давление в начале узкого участка и на коллекторе. Вас ждет "неожиданное откровение" - уверяю Вас.

[Composter]

испытатель, так вы расскажите нам подробно что за процессы происходят и как изменяется это на каждом участке. а то вы все говорите что неправильно.

[Skaramush]

А замерять какое давление? Полное, динамическое, статическое?

[испытатель]

Я лично не уверен вообще в существовании такого эффекта в действительности - очень уж надуманная ситуация. Единственное объяснение, (для шибко эластичной трубочки, ну очень эластичной) - неравномерность деформации по ходу движения теплоносителя. Как это происходит - я попытался предположить, что при сжатии под воздействием наружного давления происходит сжатие трубочки и уменьшение расхода, для поддержание которого на вход эластичной трубки требуется повысить давление, чтобы увеличить расход, которое больше увеличенного в камере д.б. в 4 раза (чтобы сохранить прежний расход). . В итоге на входе трубочка раздувается со смещением раздутия то сжатого пояска, который тоже немного увеличится. В результате - устанавливается равновесие (расход - диаметр) и и мягкая трубка принимает вид осиной талии.

[Skaramush]

А всё, как видится, от некорректно поставленного вопроса.