ГДЗ по физике, 10 класс, Касьянов, номер 87.5: Связь между давлением и скоростью жидкости, протекающей по трубе

Полная механическая энергия системы (сумма кинетической и потенциальной) сохраняется только тогда, когда над системой совершают работу лишь консервативные силы (например, сила тяжести или сила упругости).

Для жидкости или газа, протекающих по трубе, это означает отсутствие диссипативных процессов. К таким процессам относятся:

• Внутреннее трение (вязкость): если жидкость вязкая, часть механической энергии неизбежно переходит во внутреннюю энергию (тепло), и полная механическая энергия не сохраняется.
• Турбулентность: хаотичное движение частиц также приводит к рассеянию энергии.
• Работа внешних сил: если есть насосы или турбины, они изменяют полную энергию потока.

Таким образом, полная механическая энергия единицы объема идеальной жидкости сохраняется при выполнении следующих условий:

1. Жидкость является несжимаемой .
2. Жидкость является невязкой (внутреннее трение отсутствует).
3. Течение является безвихревым (ламинарным).
4. На жидкость действуют только консервативные силы (сила тяжести).

Именно при этих условиях справедливо уравнение Бернулли, которое является частным случаем закона сохранения энергии для движущейся жидкости:

где p — давление, ρ — плотность, v — скорость течения, h — высота столба жидкости.

Если хотя бы одно из условий нарушается (например, появляется вязкость), то сумма кинетической и потенциальной энергий уменьшается за счет перехода части энергии в тепловую. Следовательно, сохранение полной механической энергии возможно только для идеальной жидкости в стационарном потоке без потерь на трение.