2018-03-24
С противоположных сторон широкого вертикального сосуда, наполненного водой, открыли два одинаковых отверстия, каждое площадью $S = 0,50 см^{2}$. Расстояние между ними по высоте $\Delta h = 51 см$. Найти результирующую силу реакции вытекающей воды.
Решение:
Пусть скорость воды, протекающей через А, равна $v_{A}$, а через B - $v_{B}$, то скорость вытекания через A $= Q_{A} = Sv_{A}$ и аналогично через B $= Sv_{B}$.
Тогда сила в А,
$F_{A} = \rho Q_{A} v_{A} = \rho Sv_{B}^{2}$
Следовательно, суммарная сила,
$F = \rho S (v_{A}^{2} - v_{B}^{2})$ при $\vec{F}_{A} \uparrow \downarrow \vec{F}_{B}$ (1)
Применяя теорему Бернулли к жидкости, вытекающей из А, получаем
$p_{0} + \rho gh = \rho_{0} + \frac{1}{2} \rho v_{A}^{2}$
и аналогично при B
$\rho_{0} = \rho g (h + \Delta h) = \rho_{0} + \frac{1}{2} \rho v_{B}^{2}$
Отсюда $(v_{B}^{2} - v_{A}^{2} ) \frac{ \rho }{2} = \Delta h \rho g$
Таким образом, $F = 2 \rho gS \Delta h = 0,50 Н$