Решение: Опасность у края платформы
Статья к заданиюЗакон Бернулли
Прочитайте текст и выполните задания.
Закон Бернулли
Один из важнейших законов в разделе физики, изучающем движение потоков жидкости или газа, – закон Бернулли.
Рассмотрим закон Бернулли на примере движения жидкости в трубе переменного сечения (рис. 1). В широких частях трубы жидкость должна течь медленнее, чем в узких, так как количество жидкости, протекающей за одинаковые промежутки времени, одинаково для всех сечений трубы. Давление же внутри жидкости, которое измеряется с помощью манометрических трубок, ведёт себя противоположным образом: давление жидкости больше там, где скорость движения жидкости меньше, и наоборот. Эта зависимость между скоростью жидкости и её давлением известна
в физике как закон Бернулли.
Рисунок 1
Закон Бернулли позволяет объяснить возникновение подъёмной силы – силы, поднимающей самолёт в воздух. Установим крыло под углом к потоку (рис. 2). Скорость движения воздушного потока над верхней поверхностью крыла становится больше скорости под нижней поверхностью. Соответственно, давление воздуха на верхнюю поверхность крыла меньше, чем давление на нижнюю поверхность. Из-за разницы давлений возникает подъёмная сила крыла самолёта.
Рисунок 2
Используя приведённый материал о законе Бернулли, объясните, почему с физической точки зрения опасно стоять на краю платформы, когда мимо проходит скоростной поезд.
Решение по шагам
4 шагаПри прохождении скоростного поезда воздух в пространстве между поездом и человеком движется с большой скоростью.
По закону Бернулли в области, где скорость потока воздуха больше, давление меньше: $p + \dfrac{\rho v^2}{2} = \mathrm{const}$.
Поэтому давление воздуха со стороны поезда оказывается меньше, чем давление воздуха со стороны свободного пространства платформы.
Возникает разность давлений, создающая результирующую силу, направленную в сторону поезда. Человек может потерять равновесие, приблизиться к поезду и попасть под него.
Возле быстро движущегося поезда скорость потока воздуха велика, поэтому давление воздуха с этой стороны уменьшается согласно закону Бернулли. Со стороны платформы давление больше, и разность давлений создаёт силу, направленную к поезду. Стоящий у края человек может потерять равновесие и упасть под поезд.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Утверждать, что воздух около поезда давит сильнее только потому, что поезд движется быстро.
Не указывать связь между увеличением скорости потока и уменьшением давления.
Не объяснять, почему разность давлений приводит к потере равновесия.