Вопрос знатокам физики (1)

Гидравлика. Вопрос о причине снижения манометрического (внутреннего) давления воды при движении по трубе постоянного сечения.

Петр Иванович Дубровский, добросовестный инженер – исследователь, честный и непредвзятый частный научный детектив.

Итак, смотрим видео:

Сделаем стоп-кадр:

Пояснения и объяснения преподавателя (курсив, лишние фразы не воспроизвожу, но дополняю - plain text):

Вы видите, что чем ближе к входу, тем выше уровень воды в манометрических трубках. Соответственно, тем больше давление воды в этом сечении.

В чём причина?

Дело в том, что, когда течёт вода по трубе, то при этом существует трение между водой и поверхностью трубы, а также между отдельными слоями воды. В центре трубы вода течёт с большей скоростью, чем рядом с трубой, где, по утверждению преподавателя, скорость воды равна нулю. Не знаю, откуда он почерпнул такие потрясающие познания про нулевую скорость, мне трудно бороться с буйным полётом фантазии многих физико-теоретиков, но допустим, что непосредственно у трубы скорость потока равна нулю, хотя на самом деле это определяется шероховатостью внутренней поверхности трубы и, что немаловажно - смачиваемостью материала, из которого изготовлена труба.

Вот, в текущей жидкости совершается работа против сил трения и поэтому кинетическая энергия (видимо, кинетическая энергия потока, состоящая из суммы кинетических энергий всех молекул воды, задействованных в потоке) будет тем меньше, чем ближе мы будем находиться (видимо, чем ближе то или иное сечение трубы) к сливному отверстию.

Ага, вон оно как, оказывается. Правда, потом я услышал более-менее разумные слова: По мере приближения к сливному отверстию уменьшается напор жидкости, уменьшается и давление в жидкости.

А теперь давайте не спеша разбираться в том, что именно наговорил этот чудик физико-педагог.

Итак, величина потока, как принято считать, в трубе постоянного диаметра постоянная - то есть за один и тот же интервал через разные сечения трубы (в начале трубы, в середине в конце) проходит одинаковое количество молекул воды.

Так вот, я, как человек, слегка знакомый с гидравликой и занимавшийся испытаниями машин и механизмов, которые работали на гидравлическом приводе, а также, как инженер-мостовик - с распределением скоростей течения потока в реках по глубине и при сужении и расширении русла, с размывом грунта у свайных фундаментов при сооружении опор в русле, что отрицает "нулевую скорость течения", то есть я не по-наслышке знаком с реальной гидравликой, я хотел бы задать этому горе-физику несколько вопросов.

Возможно, есть другие педагоги, которые выступят в защиту своего побратима, я удовольствием выслушаю их обоснования.

Так вот, горе-физик наговорил, что кинетическая энергия (я так понимаю, что имеется в виду кинетическая энергия имени Лейбница, K = mV^2/2 ?) уменьшается - так как расходуется на преодоление сил трения. То есть, по мнению этого горе-физика, скорость молекул воды постоянно падает.

Тогда почему же величина потока остаётся постоянной? А ведь она, как очевидно, действительно остаётся постоянной.

Если предположить, что молекулы, которые находятся в непосредственной близости от трубы, затормаживаются по мере приближения потока с сливному отверстию, то я снова в недоумении. Ведь в этом случае, учитывая постоянную величину потока в каждом сечении, через каждое сечение S в течение одного и того же промежутка времени t проходит одинаковое кол-во молекул воды m.

Примем, что скорость всех молекул воды в крайнем правом (на видео и фото выше) сечении одинакова, равна V_1 и через сечение S_1 проходит за период t m_t молекул воды.

Допустим, часть, пускай 10% из этих молекул к прохождению левого, самого близкого сечения к сливу, затормозились до нуля - вследствие преодоления сил трения, как объяснял горе-физик. Это означает, что "действующее" сечение потока в сечении S_2 сузилось на 10% по сравнению с сечением S_1. Тогда, чтобы через это сечение за время t смогло пройти точно такое же кол-во молекул m_t, необходимо, чтобы скорость движущихся молекул воды в этом сечении выросла на те же 10%, точнее, как меня поправил читатель Александр Бражник, на 11,1(1)%.

А это означает, что кинетическая энергия (имени Лейбница, K = mV^2/2) потока не уменьшится, а увеличится, причём в данном случае аж на 23,45%. Надеюсь, это понятно? В случае, даже если некоторые молекулы не затормозились, а просто "сбавили обороты", то есть потеряли часть своей скорости из-за "трения потока" о шероховатую поверхность трубы, то, учитывая постоянство величины потока, некоторые молекулы просто обязаны набрать скорость, а это в любом случае приведёт к увеличению кинетической энергии потока, так как её зависимость от скорости молекул - квадратичная.

Многие остолопы, хотя и занимаются преподаванием физики, не знают и не понимают кое-каких основ. В частности, того, если "действующее сечение потока" уменьшается, то скорости молекул этом потоке увеличиваются, и, что особенно забавно - это приводит к тому, что кинетическая энергия имени Лейбница этого потока K = mV^2/2 тоже потрясающим, невероятным образом увеличивается - без какого-либо дополнительного воздействия извне. А это, други мои, позволяет призадуматься тем гражданам, которые истово веруют в энергию, выдуманную Лейбницем и в нынешний закон сохранения энергии, над созданием вечного двигателя.

Смотрим. Уменьшение диаметра трубы в 2 раза приводит к увеличению скорости молекул (при постоянстве величины потока) аж в 4 раза. Таким образом, не напрягаясь и без каких-либо затрат можно увеличить кинетическую энергию имени Лейбница аж в 16 раз. Каково? Тем, кому этого мало, может уменьшить диаметр трубы в 5 раз. Скорость молекул увеличится тогда в 25 раз, а кинетическая энергия имени Лейбница - невероятно, причем без каких-либо затрат - в 625 раз. Затем адептам энергии имени Лейбница останется лишь придумать, как лучше реализовать эту дармовую кинетическую энергию. Пускай даже КПД устройства для этой реализации будет всего 10%, но при уменьшении диаметра трубы в 5 раз всё равно можно будет получить более чем 60-кратную дармовщинку.

Так что, верующие в непогрешимость и гений РАН, профессоров вузов и Министерств просвещения, высшего образования и науки - дерзайте. Дармовая энергия прямо под вашим носом - так возьмите её.

А я, бедолага, лучше этим заниматься не стану, так как уже уяснил для себя дебилизм кое-каких общепризнанных догматов. И поэтому я сейчас просто ищу АДЕКВАТНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО для ЗАДУМАННОЙ МНОЙ КНИГИ.

Эта статья, как планируется, может стать одной из глав этой книги. Это лишь одна из демонстраций глупости нынешнего закона сохранения энергии.

Ну а по поводу истинных причин падения давления в трубе постоянного сечения я бы хотел услышать тех, кто считает себя физиком-профессионалом.

Да, забыл предупредить: тупые посты малограмотных остолопов буду стирать не задумываясь. Если Вы написали пост и потом не увидели его, это означает лишь одно - Вам следует вновь вернуться к школьным учебникам физики, рекомендую "Элементарный учебник физики" под редакцией академика Г.С. Ландсберга. Но при этом не надо слепо и безоговорочно верить всему, что там написано.