Гидродинамический эффект

[n1m]

Кстати вот критические замечания Зотьева на "Эффект Трещалова". Для более объективного анализа.http://extremal-mechanics.org/archives/5108

[Denis Russkih]

Вот что пишет Зотьев:

Цитата:

Хороший вопрос, которого я ожидал: «так делить или не делить ? » Отвечаю.

Если рассматривается движение элемента жидкости (частицы), то делить на $2$ ее уровень $h$ не нужно. Если все элементы жидкости движутся одинаково, то и в этом случае делить глубину $H$ на $2$ не нужно, поскольку каждый элемент жидкости испытывает одинаковое перемещение по вертикали. Это отвечает случаю идущего под уклон канала, в котором сечение потока не меняется.

Но в том случае, который рассматривает лжеизобретатель, сечение потока меняется очень существенно. А именно: уровень жидкости понижается за счет возрастания скорости потока. Таким образом, элементы жидкости, расположенные у дна канала, практически не смещаются по вертикали, а элементы жидкости, расположенные у поверхности, смещаются на величину $H_1-H_2$. В среднем вертикальное смещение равно $\dfrac{H_1-H_2}{2}$ , что и отвечает делению на 2 глубины канала при вычислении потенциальной энергии жидкости, протекающей через сечение в единицу времени.

Формальные ссылки на уравнение Бернулли здесь абсолютно неуместны, еще раз повторяю. Если бы Трещалов хотел рассмотреть движение каждого элемента жидкости в отдельности, учитывая их различную скорость , а потом проинтегрировать полученный результат (это резко усложнит вычисления), то тогда он мог бы использовать уравнение Бернулли. Но он этого не делал, рассуждая вполне элементарно и рассматривая движение массы воды в целом, без разбивки на элементы. И приплел сюда уравнение Бернулли по ошибке. Впрочем, даже решение уравнений Навье-Стокса здесь ничего не изменит. Эффект Трещалова — это просто наивная фантазия.

Всё действительно так просто? :) Хотелось бы узнать мнение rustot по этому поводу. (Сам-то я в физике полный дуб.)

[rustot]

Denis Russkih в сообщении #778792 писал(а):

Всё действительно так просто? :) Хотелось бы узнать мнение rustot по этому поводу. (Сам-то я в физике полный дуб.)

возьмем допустим гидропресс. вот вы давите на рычаг с какой то силой, это преобразуется в движение поршня который гонит масло по трубкам, которое толкает сам пресс с какой-то большей силой но меньшим перемещением. что толкает поршень пресса? собственная энергия воды? или она действует лишь как передаточное звено такое же как веревка, за которую из колодца поднимают ведро? очевидно что второе (если только масло несжимаемое, иначе оно действительно сначала может сжаться накопив внутреннюю энергию а уже потом разжаться и отдать). если трубки расположены вертикально то добавится чуток лишней энергии от того что маслу помогает сила тяжется - убавляется потенциальная энергия масла, если горизонтально - то ничего не добавится

что будет если какой-то умник решит что мол добру пропадать и в маслотрубку вставит лопасти с генератором, чтобы добывать халявную энергию. ведь масло при этом никуда не расходуется, его столько же как и раньше добирается от рычага до поршня и значит ничего не изменится. на самом деле изменится, лопасти создадут перед собой (вплоть до рычага) область повышенного давления, а за собой вплоть до поршня пониженного, а значит чтобы приложить к поршню прежнюю силу к рычагу придется прикладывать бОльшую силу. либо если прикладывать прежнюю силу то убавится сила у пресса. так откуда взялась энергия вырабатываемая генератором? из энергии масла? да не было у него такой собственной энергии. энергия взялась из вашей лишней работы над рукояткой либо из уменьшения работы над прессом

возвращаясь к речке и потенциальной энергии воды в ней. _объяснение_ что вот мол внутренняя "потенциальная энергия давления" воды совершает дополнительную работу и значит нужно прибавить ее к обычной потенциальной энергии (при этом исчезает двойка в знаменателе) неверное. нет у воды такой энергии. в ведре воды потенциальной энергии ровно m g h/2 и давление сюда ничего не добавляет. давление в потоке от давления в ведре ничем не отличается, давление как давление. но двойка _действительно_ исчезает, если учесть внешнюю работу. в данном случае внешней работой будет работа одного участка реки над другим. километровый отрезок реки стекая с горы потерял в высоте но скорости не прибавил, значит вся энергия ушла в тепло? не только. часть ее ушла чтобы толкать следующий километр. если вы считаете что его толкать не надо, он и сам прекрасно движется, то представьте что реку вдруг мгновенно перегородили, потечет ли кусок реки после перегородки сплошным паралелепипедом как раньше? нет, его перестали подталкивать и задняя его часть расползется лужей. так вот если эту работу со стороны предыдущего участка реки добавить, а работу над следующим участком реки убавить, то двойка и правда исчезнет. но это не потенциальная энергия а именно работа, как в прессе работа рычага над маслом минус работа масла над поршнем

[n1m]

Так Вы придерживаетесь точки зрения Трещалова или Зотьева в конкретном вопросе? Зотьев ведь ясно выразил мысль о том что в данном случае Уравнение Бернулли не нужно привлекать. (Очень сложный расчет получается. Этот случай проще.) Двойка нужна однозначно. Хотя и она погоды не делает.

[rustot]

двойка исчезает если учесть внешнюю работу. если вы считаете что внешнюю работу можно не учитывать, попробуйте проанализировать передвижение участка воды в горизонтальной сужающейся трубе - потенциальная энергия не меняется, кинетическая в процессе передвижения все растет и растет, почему?

[Xey]

rustot в сообщении #778823 писал(а):

потечет ли кусок реки после перегородки сплошным паралелепипедом как раньше? нет

Если перегородить двумя , скрепленными между собой, невесомыми перегородками, то будет сливаться по руслу точно как же как и в сооставе реки.

[rustot]

Xey в сообщении #778860 писал(а):

Если перегородить двумя , скрепленными между собой, невесомыми перегородками, то будет сливаться по руслу точно как же как и в сооставе реки.

поэтому берется разница работ на входе и выходе, в случае изменения уровня она уже не одинаковая. ваши две перегородки нельзя соединить жесткой сцепкой, скорости разные

высота потока вдвое упала, скорость вдвое выросла, значит сила прикладываемая к перегородке стала вчетверо меньше, а перемещение вдвое больше, работа на выходе вдвое меньше чем на входе. эту разницу надо учитывать, а не только изменение кинетическое и потенциальной энергиии

[n1m]

rustot в сообщении #778859 писал(а):

двойка исчезает если учесть внешнюю работу. если вы считаете что внешнюю работу можно не учитывать, попробуйте проанализировать передвижение участка воды в горизонтальной сужающейся трубе - потенциальная энергия не меняется, кинетическая в процессе передвижения все растет и растет, почему?

Значит Зотьев неправ. Хорошо.
Хотите рассмотреть трубу? Пожалуйста. Только завтра уже.
Сейчас только хочу сказать о том что если есть труба горизонтальная, то вода в ней будет стоять. Чтобы она приобрела скорость необходимо или наклонить трубу, или же поставить насос, который бы погнал воду.
В реке где этот насос?

[rustot]

n1m в сообщении #778864 писал(а):

В реке где этот насос?

в реке этот насос изначально осадки, но чтобы не ходить так далеко достаточно рассматривать работу одного отрезка потока над другим. так же как и в горизонтальной сужающейся трубе я спрашиваю не о всей воде, а о одном ее кубическом сантиметре, откуда именно у него берется прирост кинетической энергии по мере движения, с насосом он не контактирует.

[Xey]

rustot в сообщении #778861 писал(а):

высота потока вдвое упала, скорость вдвое выросла, значит сила прикладываемая к перегородке стала вчетверо меньше, а перемещение вдвое больше, работа на выходе вдвое меньше чем на входе. эту разницу надо учитывать, а не только изменение кинетическое и потенциальной энергиии

связь причин и следствия видимо такая :
увеличился наклон русла -увеличилась проекция веса на русло- увеличилась скорость течения -уменьшилась высота потока
Как лыжники на дистанции , на подъеме плотно, на равнине пореже, на спуске редко. При этом они не толкают друг друга.

[rustot]

а вот еще интересная мысль. для заданной формы русла и заданного расхода воды м^3/c существует экстремальная высота, на которой энергия потока минимальна. сделаешь выше - потенциальная энергия прирастет сильнее чем убудет кинетическая сделаешь ниже - кинетическая прирастет сильнее чем убудет потенциальная. и генератор должен стремиться оставить после себя именно данной высоты поток (при фиксированном русле) чтобы отобрать максимум энергии. но в реальном потоке энергию постоянно отбирает трение (а восполняет негоризонтальность русла) и в результате такого постоянного отбора энергии (мне кажется, не уверен, но это логично при отборе энергии) высота потока сама по себе и стремится стать для этого русла экстремальной, несущей минимально возможный запас энергии. тогда специальные манипуляции высотой потока будут бесполезны, если он изначально оптимален, нужно просто на входе поднять уровень, а на выходе сохранить каким был

[n1m]

Есть закон сохранение энергии E = Ek + Ep. По отношению к жидкости он также справедлив.
Потенциальная энергия переходит в кинетическую и наоборот. Потенциальная энергия "м же ан" жидкости в потоке по высоте идет с Н/2.
Если рассматривать осадки они также в целом подчиняются этому закону и под действием сил гравитации падают на землю.
Но если рассматривать какой либо элемент в потоке жидкости то применяют Уравнение Бернулли.( Интеграл от него и есть полная энергия жидкости. Однако вычислить данный интеграл чрезвычайно сложно. Это то же самое по моему как и движение каждой молекулы в газе. Берут среднее, упрощая. )
В этом уравнении три члена вместо двух. Первый соответствует кинетической энергии, два других потенциальной. (Но по моему очень тонко.)
И поскольку данная энергия отчитывается уже от центра тяжести каждого элемента то делить на два нельзя. Но этот случай не для Трещалова.
Если провести соответствие между законом сохранения энергии и уравнением Бернулли. Первое уравнение о жидкости в целом, второе об элементе в этой жидкости.
Если "квази" или как там его поток подчиняется другим уравнениям для вычисления, то пусть тогда эти уравнения будут приведены и доказаны.

[pravda]

а если заменим жидкость СКФ-ом(сверкритическим флюидом)?

[rustot]

n1m в сообщении #778902 писал(а):

Но если рассматривать какой либо элемент в потоке жидкости то применяют Уравнение Бернулли

да не обязательно применять уравнение бернулли, для отрезка воды (допустим погонного километра реки) вы можете применить обычный закон сохранения энергии. так же как вы можете применить его допустим для отдельного вагона в поезде. естественно при этом придется в баланс включать не только энергию, но и внешнюю работу. если вагон прибавляет кинетическую энергию то откуда она берется? из разности работ двух вагонных сцепок над ним. если участок реки прибавляет сумму потенциальной и кинетической энергии, то тоже из разности работ со стороны участков воды к которым он примыкает. если на одной сцепке сила приложена больше чем на другой, то они совершают разную работу $F dr$ и вагон меняет собственную энергию. если на двух границах рассматриваемого участка воды величина $F dr = P S dr$ разная, то тоже работа разная и тоже участок меняет собственную энергию. именно таким образом давление и попадает в уравнение бернулли, из разности работ. если река без ответвлений и жидкость несжимаема, то расход ее, литров в секунду, не может по пути измениться и величина $S dr$ одинакова на всех ее участках, значит работа может зависеть только от среднего давления в сечении

[n1m]

В чем собственно проблема? Что такое давление или откуда оно берется в уравнении Бернулли? И от чего оно зависит? Или может быть о границах применимости ур-я Бернулли?
Надеюсь по "Эффекту Тр." все ясно с физической точки зрения. Да и математической тоже. ( Как и в уравнении Бернулли , так и в уравнении закона сохранения энергии в общем виде.)
( Обычно вот этот погонный километр называют "линией тока".)