FKM Kompass
L3

Bernoulli võrrand

Mööda voolava vedeliku joonvoolu jääb rõhu, ruumalaühiku kineetilise energia ja ruumalaühiku raskusjõu potentsiaalse energia summa muutumatuks — kus vedelik kiireneb, seal peab rõhk langema.

Practise this concept

Bernoulli võrrand on energia jäävus, kirjutatud liikuva vedeliku jaoks. Voolujoone ulatuses jääb kolme liikme summa — rõhk, kineetiline energia ruumalaühiku kohta ½ρv² ja raskusliige ρgh — konstantseks. Ükski neist ei säili eraldi; muutumatuna püsib kogusumma ja liikmed vahetuvad üksteise arvelt.

Vahetus, mis inimesi üllatab, on kiiruse ja rõhu vahel. Seal, kus vedelik liigub kiiremini, peab rõhk olema madalam — see kõlab tagurpidi seni, kuni vaadata, mis vedelikku üldse kiirendab. Ahenemisse sisenev vedelikuosake kiireneb ja ainus, mis suudab seda edasi lükata, on rõhk, mis on selle taga kõrgem kui ees. Suur kiirus ja madal rõhk käivad koos, sest just rõhu langus tekitas kiiruse. Just seepärast tõmbub duširuumi kardin sissepoole, seepärast tõmbuvad lähestikku sõitvad laevad kokku ja seepärast tekitab tiivaprofiil tõstejõudu.

Juurde kuuluvad tingimused ei ole kaunistus. Tuletuskäik eeldab ühtlast voolamist, kokkusurumatut vedelikku ja tühist viskoossust ning tegelikud olukorrad rikuvad neid pidevalt. Viskoosne voolamine pikas kitsas torus kaotab rõhku hõõrdumisele ja vajab hoopis Poiseuille'i seadust; turbulentsel voolamisel ei ole selgeid voolujooni, mille ulatuses seda rakendada; kiire gaasivool surutakse kokku. Seal, kus selle eeldused kehtivad, on see märkimisväärselt võimas, ja seal, kus need ei kehti, toodab see enesekindlat jama.

Key ideas

Requires: Vedeliku pidevus ja vooluhulk, Energia jäävus

Unlocks: Viskoossus ja Poiseuille' vool

Formulas

P1+12ρv12+ρgh1=P2+12ρv22+ρgh2P_1 + \tfrac{1}{2}\rho v_1^2 + \rho g h_1 = P_2 + \tfrac{1}{2}\rho v_2^2 + \rho g h_2
SymbolNameUnit
P1P1rõhkPa (paskal)
P2P2rõhkPa (paskal)
rhorhotiheduskg/m^3 (kilogramm kuupmeetri kohta)
v1v1kiirusm/s (meeter sekundis)
v2v2kiirusm/s (meeter sekundis)
h1h1kõrgusm (meeter)
h2h2kõrgusm (meeter)

Common misconceptions

  • Kiiremini liikuv vedelik avaldab suuremat rõhku, sest kannab rohkem energiat.
  • Bernoulli võrrand kehtib mistahes vedeliku kohta mistahes olukorras, sealhulgas viskoosse ja turbulentse voolamise korral.
  • Bernoulli võrrand ütleb, et voolujoone ulatuses säilib ainult rõhk.

Resources

Kuulub nende TÜ ainete hulka

See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.