Сегодня я оставил свою съемную насадку для душа на полу, и как только я включил воду, насадка для душа начала двигаться и дергаться.
На мой вопрос - почему шланги двигаются и прыгают, когда по ним течет вода? Я заметил, что обычно этот эффект (я такой нуб, что даже не знаю, как он называется) заметен только после определенного расхода воды.
Вода, текущая по шлангу, имеет массу и импульс. Шланг и насадка для душа меняют направление потока, что требует приложения силы от шланга/насадки к воде. По третьему закону Ньютона к шлангу/головке будет приложена противодействующая сила. Вот что заставляет его быть «дерганым».
Что касается необходимости определенного количества потока, чтобы увидеть это: Голова также имеет массу и, следовательно, инерцию (первый закон Ньютона). Таким образом, хоть и есть какое-то усилие на голове даже при малых потоках, этого усилия недостаточно, чтобы (заметно) преодолеть инерцию и заставить ее подпрыгнуть.
Когда вода выбрасывается через сопло, она ускоряется. Это происходит из-за более низкого давления воды в сопле (принцип Бернулли) и после выброса (атмосферное давление). Давление воды внутри шланга создает силу и вызывает ускорение. Согласно третьему закону Ньютона, ускоренная вода прикладывает равную и противоположную по направлению силу. Эта равная и противоположная сила называется реакцией сопла и хорошо известна пожарным.
Это означает, что на сопло действуют равные и противоположные силы. Но это означает, что существует нестабильное равновесие , и малейшее отклонение вызывает боковую силу. Сравните это со сжатием стержня по его длине. Достаточно надавить, и стержень согнется (вы не можете нажать на два конца прямой струны, не вызывая изгиба струны). В отличие от стержня, шланг не сопротивляется этой боковой силе. Отсюда трудности, с которыми сталкиваются пожарные при управлении шлангами при достаточном давлении воды.
За счет ускорения воды в шланге на конце шланга создается сила, противоположная направлению потока воды, которая подталкивает шланг к движению в направлении, противоположном направлению потока воды. Конечно, шланг будет двигаться только тогда, когда эта сила достаточно велика. Поскольку шланг относительно мягкий и длинный, эта сила не может протолкнуть весь шланг, поэтому конец шланга периодически раскачивается.
пользователь 243016