Mikä on Bernoullin vaikutus?

Bernoullin vaikutus tai Bernoullin periaate tai Bernoullin laki on lausunto virtausnopeuden ja paineen välisestä suhteesta nestejärjestelmässä; Pohjimmiltaan kun nesteen läpi kulkevan vaakasuuntaisen virtauksen nopeus kasvaa, paine laskee. Tämän vaikutuksen ja tämän muodollisesti ilmaisevan periaatteen löysi tunnettu matemaatikko Daniel Bernoulli, joka julkaisi sen ensimmäisen kerran vuonna 1738. Koska sana “neste” fysiikassa viittaa sekä nesteiden että kaasujen, kuten ilman, käyttäytymiseen, Bernoullin vaikutus voidaan havaita sekä hydrodynaamisissa että nestejärjestelmissä että aerodynaamisissa tai kaasumaisissa järjestelmissä.

Yleinen esimerkki Bernoullin vaikutuksen selittämiseksi on nesteen virtaus putken läpi. Jos neste liikkuu tasaisesti putken läpi, vain nesteeseen vaikuttavat voimat ovat sen oma paino ja nesteen paine. Jos putki kapenee, nesteen on nopeututtava, koska sama määrä nestettä kulkee pienemmän tilan läpi. Jos neste kuitenkin liikkuu tasaisesti eikä paino ole muuttunut, ainoa tapa, jolla neste liikkuu nopeammin, on se, jos nesteen takana oleva paine on suurempi kuin edessä oleva paine. Paineen on siis alennettava nopeuden kasvaessa.

Koska ilmaa voidaan pitää nesteenä (fysiikassa kaikkea virtaavaa pidetään nesteenä), Bernoullin efektiä käytetään usein aerodynaamisten järjestelmien mallinnuksessa. Kilpa -autot käyttävät Bernoullin vaikutusta auttaakseen heitä pysymään tiellä suurilla nopeuksilla; Käyttämällä hännänreunaa, joka on kulmassa niin, että ilmanpaine evien yläpuolella on korkeampi kuin alhaalla, auto pysyy olennaisesti ilmanpaineen alaisena. Tämä pitää auton tiellä estämällä “ajautumisen” ja antaa kuljettajalle paremman hallinnan ja turvallisuuden. Lentokoneet käyttävät Bernoullin vaikutusta päinvastaisella tavalla hissin luomiseksi. Muita Bernoullin vaikutuksen todellisia sovelluksia ovat kaasuttimet, jotka käyttävät vaikutusta ilman ja polttoaineen imemiseen ja sekoittamiseen, sekä purjelaivat, jotka voivat tuottaa työntövoimaa sekä tuulesta että Bernoullin periaatteessa kuvatusta paine-erosta.

Vaikka Bernoullin yhtälöstä, joka on muodollinen matemaattinen periaatelauseke, on erilaisia ​​muotoiluja, Bernoullin vaikutus voidaan havaita jokaisessa formulaatiotyypissä. Jokainen formulaatio kuvaa eri nesteominaisuuksia – puristumaton virtaus, epävakaa potentiaalivirta ja niin edelleen – mutta Bernoullin vaikutus on yleensä havaittavissa kussakin järjestelmässä. On kuitenkin tiettyjä tapauksia, joissa periaate on pätemätön, ja näissä tapauksissa myös vaikutus on sama.