Równanie Bernoulliego

Dlaczego w zwężeniu woda przyspiesza, a ciśnienie spada?

z— + pρg— + v²2g— = H—

Co pokazuje model

Woda płynie przewodem ze zwężeniem. Rurki na przewodzie pokazują dwie wysokości: niebieski słup w rurce piezometrycznej odpowiada ciśnieniu statycznemu, a rurka Pitota skierowana pod prąd pokazuje dodatkowo energię prędkości, zaznaczoną na pomarańczowo. Tablica za przewodem to klasyczny wykres energii: ten sam układ, rozłożony na trzy pola.

Pierścień na przewodzie wskazuje mierzony przekrój. Przeciągnij go myszą, a wartości w równaniu nad modelem pokażą, ile metrów przypada na każdy człon w tym miejscu.

Skąd bierze się równanie

To zasada zachowania energii zapisana dla jednostki ciężaru cieczy. Każdy człon ma wymiar długości, dlatego można go narysować jako wysokość słupa wody:

z + pρg + v²2g = H = const

Do równania dochodzi ciągłość: ile wody wpływa, tyle wypływa, więc Q = A₁v₁ = A₂v₂. W węższym przekroju woda musi płynąć szybciej, a energia na to przyspieszenie pochodzi z ciśnienia. Ciśnienie spada w zwężeniu nie dlatego, że woda jest tam „ściśnięta” inaczej, lecz dlatego, że różnica ciśnień jest siłą, która tę wodę rozpędza.

Kiedy równanie obowiązuje

Model jest jednowymiarowy: prędkość i ciśnienie zależą tylko od położenia wzdłuż przewodu. Nie pokazuje oderwania strumienia w dyfuzorze ani strat miejscowych w zwężeniu. Ruch cząstek na scenie jest spowolniony, żeby dało się go śledzić. Do obliczeń projektowych przewodów użyj kalkulatora Darcy–Colebrook–White.