wrestДа нет разницы, конечно. Она возникает, когда выбираешь воображаемую замкнутую поверхность, выделяющую некий объем. Вот ты выбрал ее и спрашиваешь: приобретает ли импульс (т.е. действует ли сила) на все, что находится в этом объеме? Для этого нужно подсчитать поток импульса через поверхность. "Конвективный" перенос импульса через поверхность
импульс, связанный с давлением на поверхность. Ясно, что шарик ("конвективный" перенос импульса), пересекающий поверхность, с чем-то там внутри объема столкнется и передаст этот импульс чему-то еще. Но мы вообще не занимаемся тем, что происходит внутри объема, кто там с кем сталкивается и кому что передает. Мы занимаемся только тем, что на его поверхности происходит. Шарик пересек поверхность - все, он внутри объема, объем получил импульс.
Что-то я ерунду написал про колено в предыдущий раз. Забыл двойку в уравнении Бернулли. Правильный ответ: для прямого и для обратного потока идеальной жидкости на колено действует сила, равная
и направленная вверх. Вертушка в этом случае всегда должна начинать вращаться соплами назад.
В чем тут загвоздка? А в том, что мы представляем себе, будто возможна ситуация, при которой жидкость, имея нулевой момент импульса на расстоянии от вертушки, каким-то образом приобретает его на входе в сопло вертушки. Если мы говорим "на входе в сопло жидкость всасывается со скоростью
" (т.е. имеет некоторый момент импульса
), то тем самым мы говорим, что эта жидкость вообще всегда имела этот момент импульса
, даже на бесконечном удалении от вертушки. Импульс - это не энергия, он рассеивается, но не может диссипировать (исчезнуть). Поэтому здесь мы на самом деле рассматриваем ситуацию, когда вертушка (неподвижная) всасывает уже вращающуюся вокруг нее жидкость. Да, в этом случае она будет стремится повернуться соплами назад, разумеется.
А как правильно поставить задачу (чтобы всасывалась именно жидкость с нулевым моментом импульса, как это, видимо, и происходит на практике)? Нужно, чтобы жидкость приобретала момент импульса уже внутри вертушки (от нее самой), а не входила в нее, имея уже этот момент импульса.
Например, возьмем неподвижное центробежное лопаточное колесо в неподвижной жидкости. Мы "открываем пробку" в центре колеса, и жидкость должна начать течь в ИСО по траекториям, которые повторяют лопатки колеса (колесо вначале неподвижно. Предположим, оно достаточно массивное). Движение вдоль лопаток требует, чтобы у жидкости появился момент импульса, т.к. они искривлены. Это возможно за счет того, что колесо получит обратный момент импульса (снаружи момент импульса не поступает, в сток не уходит). Заметим, что на входе в колесо в общем случае траектория частицы жидкости испытывает излом (переходит от радиального движения к движению вдоль лопаток). Т.е. здесь жидкость действительно входит на колесо с нулевым моментом импульса, а получает его (ударным способом) уже от самого колеса.
По мере разгона колеса траектории движения частиц жидкости внутри колеса (в ИСО) все сильнее отклоняются от формы лопаток (это простая кинематика). Стационарным является такая траектория жидкой частицы, что суммарные момент импульса, которым она обменивается на разных частях своей траектории с колесом, становится равным нулю. Один из таких вариантов - такая форма лопаток колеса, что в стационарном случае частица жидкости движется радиально по прямой, вообще не взаимодействуя с лопаткой. При других формах лопатки она будет нагружена в разных своих частях противоположными вращающими моментами, компенсирующими друг друга.
Таким образом, объяснение обратного вращения при всасывании такое. Допустим противоположное - колесо не вращается, а обратный поток через него протекает. Мы видим, что жидкость, текущая внутри колеса вдоль кривых лопаток, имеет момент импульса, хотя она не принесла его с собой по условию. Откуда он взялся? Только от колеса. Значит, эта ситуация невозможна: колесо должно вращаться с такой скоростью, при которой момент импульса колеса будет противоположен и равен по модулю моменту импульса жидкости, которая протекает внутри колеса. Это вращение и будет обратным.
