Πώς αποδεικνύετε ότι ο άνεμος υψηλής ταχύτητας συνοδεύεται από μειωμένη πίεση αέρα;
1. Διατήρηση της ενέργειας:
* Κινητική ενέργεια: Ο γρήγορος αέρας έχει υψηλή κινητική ενέργεια (ενέργεια κίνησης).
* Πιθανή ενέργεια: Ο αέρας σε υψηλότερη πίεση έχει υψηλότερη δυναμική ενέργεια.
2. Αρχή του Bernoulli:
* Αυτή η αρχή δηλώνει ότι σε μια σταθερή ροή υγρού, η αύξηση της ταχύτητας του υγρού εμφανίζεται ταυτόχρονα με μείωση της πίεσης ή μείωση της πιθανής ενέργειας του υγρού.
Η σχέση:
* Όταν επιταχύνεται ο άνεμος, η κινητική του ενέργεια αυξάνεται.
* Για να διατηρηθεί μια ισορροπία ενέργειας, αυτή η αύξηση της κινητικής ενέργειας πρέπει να αντισταθμίζεται από τη μείωση της δυνητικής ενέργειας.
* Ο μόνος τρόπος για να μειωθεί η πιθανή ενέργεια είναι η πτώση της πίεσης του αέρα.
Παραδείγματα και εφαρμογές:
* Φτερά αεροπλάνα: Ο αέρας που ρέει πάνω από την καμπύλη ανώτερη επιφάνεια μιας πτέρυγας κινείται γρηγορότερα από τον αέρα που ρέει κάτω από την επίπεδη κάτω επιφάνεια. Αυτό δημιουργεί μια ζώνη χαμηλότερης πίεσης πάνω από την πτέρυγα, δημιουργώντας ανελκυστήρα.
* μετρητής Venturi: Αυτή η συσκευή μετρά τον ρυθμό ροής ενός υγρού δημιουργώντας μια συστολή στη διαδρομή ροής. Η ταχύτερη ροή μέσω της συστολής έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη πίεση, η οποία μετράται για τον προσδιορισμό του ρυθμού ροής.
* τυφώνες: Οι άνεμοι υψηλής ταχύτητας στους τυφώνες δημιουργούν μια περιοχή χαμηλής πίεσης στο κέντρο, αντλώντας περισσότερο αέρα και ενισχύοντας την καταιγίδα.
Πώς να επιδείξετε:
* Κρατήστε ένα κομμάτι χαρτί μπροστά από το στόμα σας και χτυπήστε το. Το χαρτί αυξάνεται επειδή η πίεση του αέρα πάνω από αυτό πέφτει.
* Χρησιμοποιήστε ένα στεγνωτήρα μαλλιών. Φυσήξτε τον αέρα απευθείας σε μια μπάλα πινγκ πονγκ και θα το δείτε να λεηλατεί λόγω της μειωμένης πίεσης πάνω από αυτό.
Συνοπτικά:
Η σύνδεση μεταξύ του ανέμου υψηλής ταχύτητας και της μειωμένης πίεσης του αέρα είναι μια θεμελιώδης αρχή της δυναμικής των υγρών. Είναι αποτέλεσμα της διατήρησης της ενέργειας και της αρχής του Bernoulli, γεγονός που εξηγεί πώς η ενέργεια της κίνησης είναι ισορροπημένη με αλλαγές στην πιθανή ενέργεια. Αυτή η σχέση έχει πολυάριθμες εφαρμογές πραγματικού κόσμου, από πτήση αεροπλάνου έως καιρικές συνθήκες.
