Нискочестотното бръмчене, излъчвано от отоплителни тръби, не винаги е безвредно. Къркането на водата в тръбите определено трябва да предупреди потребителя. Най-често бръмченето, чукането и външният шум в отоплителната система показват неизправност или неправилна инсталация. С някои от тях ще трябва да се примирите (водата е просто шумна, тръбите леко бръмчат), други трябва да бъдат елиминирани незабавно, за да се избегнат по-неприятни последици.

Всички видове звуци, които водата издава, докато тече през тръби, щрангове и други елементи на отоплителната система, могат да бъдат разделени на три групи:

1. Чукане с различна интензивност и честота;
2. Звукови ефекти от естествен характер - мърморене, бучене, свирене и други;
3. Промишлени шумове, които се генерират от механизми, включени във веригата на отоплителната система.

Какво показва почукването?

Това е най-опасният шум, показващ неправилна инсталация или критично опасни повреди и системни състояния. Почукването се получава по правило в котел, чиято изходяща тръба не е в най-високата си точка.

В нагревателното устройство има места, където водата застоява, в резултат на което температурата на охлаждащата течност се повишава, докато от нея започнат да се отделят газови мехурчета (първият етап на кипене). От време на време газовият мехур се свива, което причинява шум и бръмчене. Научното наименование на това явление е кавитация. Силата му може да бъде такава, че парчета метал в съседство с газовия мехур да бъдат изтръгнати и да се образуват кухини, причинявайки сериозни щети на системата.

Докато котелът се нагрява, чукането или нискочестотният шум може да изчезнат сами, ако в системата се установи нормалната интензивност на конвекционния поток. Но ако това не се случи, тогава кипенето се разпространява върху цялата охлаждаща течност или по-голямата част от нейния обем.

Ако тропащите шумове в бойлера зачестят и силата им се увеличи, е необходимо леко да се отвори крана на захранващата система и да се налее малко студена вода. Увеличаването на температурната разлика между долната и горната точка активира конвекционното движение на охлаждащата течност и елиминира зоната на прегряване в системата.

Понякога се появява шум в първите радиатори на отоплителна система, изградена на една тръба (долно разпределение), в която естествената циркулация на охлаждащата течност е слаба. Ако издава прекомерен шум и чукането е много силно, тогава ще трябва да рискувате и да отворите вентила, за да обезвъздушите въздуха. Увеличаването на циркулацията ще охлади радиатора. Внимавайте да не се опарите от врящата вода.

Чукане в котела може да се появи дори ако е инсталиран правилно. Факт е, че през зимата силите на замръзване могат да променят позицията на конструкциите на къщата, а с тях и щранговете, толкова много, че изпускателната тръба да падне. Ето защо, когато монтирате отоплителното устройство, умишлено го изкривете, така че изходната линия да е 5–10 mm по-висока от противоположния ръб на равнината на котела.

Естествен шум

Тъмненето на водата в тръбите и бръмченето са свързани с неравномерен поток на течността. Има три причини, поради които охлаждащата течност създава шум в тръбите:

1. Въздух, попаднал в системата чрез течове в резбови съединения или по други причини;
2. Съединяване на линии с различни диаметри, което води до ускоряване или забавяне на потока;
3. Вътрешните пречки включват некачествени заварки, корозия, котлен камък и замърсявания, натрупани в радиаторите.

Ако водата издава лек шум в тръбите, чува се бръмчене, тогава това не е толкова критична ситуация, колкото при почукване. Но нещо трябва да се направи незабавно за внезапния шум. Например, отстранете въздуха от отоплителната система, чието натрупване в крайна сметка ще доведе до спиране на топлинната конвекция.

Когато елиминирате въздушните джобове, температурата на охлаждащата течност не трябва да надвишава 40 °, в противен случай съществува риск от изгаряния. За да направите това, трябва да използвате специални кранове на Mayevsky, които трябва да бъдат оборудвани с всички радиатори или един, но най-горният в групата. В еднотръбна система въздухът започва да се изхвърля от устройството, което се намира в долния край на събирателната линия (последната от котела по посока на охлаждащата течност).

Не трябва да претоварвате радиаторите с допълнителни устройства - измервателни уреди, регулатори и др., които създават допълнително съпротивление на потока. Когато охлаждащата течност е принудена да преодолее тези препятствия, тръбите бръмчат по-силно. Най-малко веднъж на всеки три години трябва да декалцирате системата, като я загреете с охлаждаща течност, към която са добавени химически реагенти, и след това я измиете. Няма нужда да изпразвате системата през лятото, това ускорява корозионните процеси в щранга и радиаторите.

Понякога по време на отопление в отоплителните тръби се появяват скърцания, пращене и други шумове. Това се дължи на тяхната термична деформация. Процесът, за съжаление, е неизбежен, но може да бъде намален, ако използвате хомогенни материали. Например, не трябва да свързвате металопластични тръби с допотопни чугунени радиатори. Коефициентът на линейно разширение на тези материали варира значително.

Ако в отоплителния кръг е включена циркулационна помпа, тогава по време на нейната работа радиаторите могат да започнат да издават висок шум (свирене). Това създава въздушен шум, тъй като той излиза през микропукнатини в уплътненията на резбовите съединения. Не използвайте кълчища или маслена боя за изолиране на връзките. Препоръчително е да се уплътни с полимерна лента FUM или червен (топлоустойчив) силиконов уплътнител.

Индустриален шум

Това е неизбежно, ако циркулационната помпа работи в системната верига. По правило помпата е основният източник на външни звуци. Центробежните помпени устройства създават силно турбулентен поток, който е забележимо шумен. Честотният спектър на неговите вибрации е много широк, но висшите хармоници бързо изчезват и не резонират с тръбите и щранговете на системата. Това е пряко свързано с размера на последния: колкото по-голям е диаметърът на щранговете, тръбите и тяхната дължина, толкова по-слаб шум ще издава системата.

Опасността от нискочестотното бръмчене е, че този шум съдържа инфразвукови хармоници, недоловими за човешкото ухо, които имат разрушителен ефект върху нервната система и тялото като цяло.

Има няколко начина за борба с промишления шум:

• Осигурете надеждна основа за помпата. Възможните варианти са по-голяма маса или амортисьори.
• Свържете помпените устройства и щранговете с помощта на гъвкави тръби.
• Надеждно закрепете отоплителните радиатори към скобите.
• Избягвайте контакт на вертикални захранващи щрангове със строителни конструкции и монтирайте ударопоглъщащи подложки между тях.
• Монтирайте разширителен резервоар от мембранен тип преди помпата (срещу потока на охлаждащата течност). Това важи особено за моделите с метална мембрана.

Няма нужда да се борите с всяка шумова проява на отоплителната система. Това може да се превърне в безкрайно преследване на неуловима цел. До известна степен шумът е индикатор, че работи нормално, дори и тръбите да бръмчат леко, а водата едва чуто да клокочи в щранга.

Не забравяйте редовно да проверявате резбовите връзки за изтичане на охлаждаща течност, да се отървете от въздуха и да извършвате превантивно промиване на системата, за да премахнете котлен камък и механични отлагания. Извършете всички ремонтни дейности, след като е напълно изстинал.

Силните, неприятни звуци, издавани от различни водопроводни инсталации, не са рядкост. Мърморенето в тръбите и тоалетното казанче, бръмчащият кран и неприличното пръхтене на сифона – всичко това ви лази по нервите и пречи на съня. След това ще научите за причините за шумното поведение на различни водопроводни инсталации и как да се справите с него.

Тоалетното казанче е шумно

Най-силният звук, който издава една тоалетна, е звукът от пускане на вода. Няма да можете да се отървете от него, но можете леко да го заглушите, като спуснете капака на седалката. Но е напълно възможно звукът от пълнене на резервоара да стане почти нечут. Този проблем възниква при странично захранване, тъй като водната струя в този случай е насочена вертикално надолу. При падане създава приличен шум, който продължава до задействане на спирателния кран. Има две решения на този проблем: прекарайте вода през тънък маркуч, така че да не се удря, а да се стича по него до самото дъно или завържете лента от плат към спирателния вентил, който също стига до дъното на резервоар.

Случва се постоянно да чувате плискане на вода, която тече в тоалетната чиния. Резервоарът не може да се напълни. Това се случва поради неправилно регулирани фитинги или поради непълно затваряне на един от клапаните. В първия случай трябва да направите настройка: спуснете поплавъка и, ако е необходимо, повдигнете преливната тръба. Моля, имайте предвид, че краищата му трябва да са на поне два сантиметра от повърхността на водата.

Ако всичко е настроено правилно, но резервоарът все още постепенно прелива, това означава, че уплътненията на спирателния вентил не са поставени плътно. Възможните причини са износване или образуване на плака. Необходимо е да разглобите фитингите и да измиете всичко старателно със сапун. Ако това не помогне, сменете уплътненията.

Случва се проблемът да е в дренажните фитинги - резервоарът не се пълни, въпреки че водата тече непрекъснато. Опитайте да развиете бутона и да намалите дължината на пръта: може би това не позволява на механизма на клапана да се върне в първоначалното си положение и да затвори дренажния отвор. Други варианти са износване на гарнитурите, плака, замърсяване на механизма. Какво да правите в тези случаи е написано малко по-горе.

Силни звуци в канализацията

Съвременната пластмасова канализация има един недостатък: можете много добре да чуете водата, която тече през нея. Въпреки че звукопропускливостта на самия материал е много по-ниска от тази на чугуна, стените на полимерните тръби са доста тънки. Ако тези шумове са много досадни, струва си да вземете мерки за премахването им. Има много материали, които са подходящи за звукоизолация на тръби: от обичайната гума от пяна до пенополиетилен. За по-голяма естетика можете да скриете канализацията в пластмасови или гипсокартонени кутии или да я покриете с керамични плочки.

Кранът бръмчи

От всички инструменти на водопроводния оркестър най-силен е бръмчащият кран. Най-лошото е, че досадният му рев се предава перфектно през тръбите и може да събуди всички съседи по щранга. За щастие, неприятните звукови ефекти са характерни само за кранове и смесители с гумени уплътнения, които всъщност са източникът на бръмченето. Най-вероятната му причина е деформация на долния ръб на уплътнението. Но ако не смесителят издава шум, а съединителният вентил, тогава обърнете внимание на стрелката за посоката на потока. Може би е инсталирана неправилно и затова бръмчи.

За да отстраните неизправността, трябва да развиете кутията на оста на клапана, да отрежете ръба на гумената лента с ножица или да я смените с нова. Това обаче ще помогне само за известно време. Много скоро кранът отново ще започне да бръмчи, така че ще трябва редовно да сменяте и подрязвате уплътненията. По-добре е незабавно да смените старата кутия на кран с керамична и да забравите за този проблем.

Сифонът бълбука

Със сигурност всеки е чувал хъркането на сифон, което се чува след като водата напусне мивката. Това се случва доста често поради ниския капацитет на канализацията. Това може да се дължи на недостатъчен наклон на тръбата или запушване. В този случай водата се стича надолу и запълва целия наличен лумен. Продължавайки да се движи, той оставя след себе си вакуумна зона, в която започва да засмуква въздух през сифона. Тук се чуват неприятните звуци на водния печат.

Преди всичко проверете тръбата на сифона за запушване и, ако е необходимо, я почистете. Ако няма такава, уверете се, че канализацията има необходимия наклон от 3%. Ако не, ще трябва да го повдигнете. Това е неприятен въпрос, но си струва да се направи. И не толкова за премахване на шума, а за предотвратяване на запушвания, които няма да отнеме много време да се появят, ако тръбата е наклонена неправилно. Така че ще трябва частично да разглобите шезлонга, да пренаредите крепежните елементи до необходимата височина и да сглобите всичко отново. Ако наклонът е в ред, тогава се въоръжете с кабел за почистване на канализацията и почистете запушването.

Металопластичният водопровод е шумен

След замяната на стоманени тръби с металопластични, за много хора силният звук на течаща вода се превръща в неприятна изненада. Това се случва поради локално стесняване на фитингите. Скоростта на потока на такива места се увеличава, оттам и шумът. Не можете напълно да се отървете от него, но на етапа на закупуване на материали можете да се погрижите за намаляването му. Разгледайте внимателно фитингите, които купувате. Някои имат вътрешни конуси от двете страни на фитинга, докато други не. Фитингите без конуси са по-евтини, но създават много повече шум, защото създават по-голямо съпротивление на потока. Така че, ако искате тишина, не трябва да ги приемате.

Водата бълбука в отоплителната система

Отоплителната система обикновено работи безшумно. Въпреки това, тя понякога започва да издава тихи звуци. През деня почти не се чуват, но в тишината на нощта се виждат ясно. Неритмичните изблици на поток, преминаващ през тръби и радиатори, пречат на съня и активират нежелани рефлекси. Водата клокочи във въздушните части на системата, защото това е единственото място, където може да пръска. За да разрешите проблема в апартамента, трябва да обезвъздушите въздуха, като отворите крановете на радиаторите. Но се случва, че причината за шума е твърде бърз поток от охлаждаща течност. Не можете да направите нищо по въпроса, освен да се оплачете на управляващата компания.

В частните къщи, които често се отопляват от водна верига, изработена от тръби с голям диаметър, всичко е малко по-сложно. Такава система трябва да има наклон от захранването към връщането от поне 0,5%, за да се избегне образуването на въздушни кухини по време на захранването. Ако тръбите са положени с наклон в обратна посока, тогава отоплението със сигурност ще стане ефирно. Вярно, че ще бълбука само когато циркулационната помпа работи. В този случай не е необходимо да преработвате системата. Първо, трябва да използвате ниво, за да намерите участък с обратен наклон и да определите най-високата му точка. След това заварете резбата там, монтирайте крана Mayevsky и след като напълните системата, обезвъздушете въздуха.

Свирка в газовия бойлер

Газовите бойлери се характеризират със звуци от горящи пламъци и течаща вода, но понякога те се смесват с монотонно високочестотно свирене. Понякога може да бъде толкова силен, че е изключително трудно да се понесе дори за кратко време. Както газовият, така и водният път могат да свирят, така че първо трябва да разберете откъде точно идва звукът.

За да направите това, изключете газовия кран, от който се захранва колоната, и включете горещата вода. Чрез отсъствието или възобновяването на свирката ще бъде възможно да се определи къде да се търси причината. Ако всичко е тихо, тогава газовият път трябва да се счита за отговорен за адската серенада, а ако неприятният звук се повтаря, водният път трябва да се счита за отговорен.

Най-често причината за такъв трел е проектен дефект на клапана, който е отговорен за модулирането на пламъка. Свирката в този случай се наблюдава само в един специфичен диапазон на мощността, когато се получава идеалната комбинация от ширина на хлабината на клапана и скорост на газовия поток. За да се отървете от проблема, просто сменете позицията на регулатора нагоре или надолу. Когато мощността намалее, скоростта на газовия поток ще стане недостатъчна, за да се появи звук, а когато се увеличи, работната хлабина на клапана ще бъде твърде широка.

Друга възможна причина е запушване на газовия път. Това обикновено се случва поради попадане на чужд предмет, например мащаб или парче намотка. В този случай свирката обикновено се наблюдава в широк диапазон на мощност. За да се определи в коя конкретна област или единица е възникнало запушването, газовият път ще трябва да бъде разглобен, инспектиран и почистен. За такава работа се нуждаете от подходяща квалификация, така че е по-добре да я поверите на майсторите на градската газова компания или частна компания, която има лиценз за това.

Случва се неприятен звук да идва от водния тракт. Причината най-вероятно е отново запушване. В този случай трябва да се наблюдава намаляване на производителността на нагревателя. Освен от чуждо тяло това може да се дължи и на котлен камък по вътрешните стени на радиатора. Започва да се появява, ако температурата на водата в колоната редовно надвишава 60 °.

Често е възможно да се отървете от чужд предмет, като използвате обратен поток. За да направите това, първо трябва да спрете подаването на вода и газ към нагревателя. След това развийте входната линия и оставете водата да тече в обратна посока. Най-лесният начин да направите това е с кран за баня, като поставите превключвателя на душа в неутрално положение и леко отворите двата крана.

За да премахнете варовиковите отлагания от колонния радиатор, ще ви е необходим препарат за отстраняване на котлен камък. Можете също да използвате разтвор на лимонена или оцетна киселина. Преди да започнете работа, по-добре е да премахнете радиатора, ще бъде по-удобно. Продуктът трябва да се налива постепенно, като се добавя още докато реакцията отшуми. След напълване на радиатора течността се източва и процедурата се повтаря още 3-4 пъти.

Андрей Казанцев, rmnt.ru

http://www.rmnt.ru/ - уебсайт RMNT.ru

Жителите на жилищни сгради знаят от първа ръка за това явление. Понякога това е едва доловимо бръмчене, а понякога може да се усети в целия щранг или къща. Днес искаме да говорим за това кога пускате водата. На пръв поглед това не е много сериозен проблем, но понякога причинява известно неудобство. Нека да разберем защо възниква този проблем и какви методи съществуват за борба с него. Има много теории, които обясняват защо тръбите бръмчат. На практика водопроводчиците идентифицират четири основни причини, които причиняват това явление.

Лош или лошо извършен ремонт

Когато разберете защо кранът бръмчи, когато пуснете водата, първо трябва да си спомните дали наскоро сте правили водопроводни ремонти. Ако отговорът е отрицателен и шумът се повтаря, тогава трябва да разберете дали някой от съседите наскоро е извършил някаква работа. Освен това можете да се обадите на обслужващата организация (жилищни и комунални услуги), може би водопроводчиците, работещи в сутерена, не са свързали правилно елементите.

Ако разберете, че са извършени такива действия, тогава това може да е причината, поради която кранът бръмчи, когато пуснете водата. Всичко обаче може да се поправи. Премахването на бръмченето не е трудно. Лошо закрепените тръби се фиксират и бръмченето изчезва моментално. Това обаче може да не е единственият проблем. Ако неопитни водопроводчици поставят тръби много близо, неизбежно ще се появят вибрации. В този случай не остава нищо друго освен да обвиете всеки от тях с изолация от пяна.

в системата

И продължаваме да говорим защо кранът бръмчи, когато пуснете водата. Една от причините може да е повишеното кръвно налягане. Можете да го определите по налягането на водата, обикновено е много добро и когато кранът е напълно отворен, потокът избухва с шум и съскане. Има и друг начин за извършване на диагностика. Може да се чуе бръмчене, ако отворите бързо крана. В този случай трябва да отделите време за този проблем или дори по-добре да се обадите на водопроводчик, за да може да оцени ситуацията.

Защо това явление е опасно? Тъй като може да доведе до разхерметизиране на системата. Освен това няма да можете да намалите напрежението сами, така че ще трябва да измислите нещо друго. За да намалите натоварването, ще трябва да инсталирате въздушна камера. Именно тя ще разсее налягането, в резултат на което бръмченето ще спре и ще можете да дишате свободно.

Превишаване на горната граница на нормата

Тъй като не винаги е лесно да разберете защо кранът бръмчи, най-добре е да потърсите помощ от професионалисти. За обикновена работа той бързо ще оцени ситуацията и ще намери правилното решение. Понякога той може да е безсилен и ще ви посъветва да се свържете с вашия доставчик на водоснабдителни услуги. Ако водата навлезе в системата под високо налягане, няма да можете да направите нищо сами с бръмченето.

Логичният въпрос тук е: какво е нормалното налягане на водата в системата? Обикновено тази цифра е 2 atm. Този индикатор е оптимален за работа на пералня или съдомиялна машина. Горната граница обаче е 6 атм. В този случай трябва да работите с доставчика на услуги, докато намерите оптималното решение.

Самостоятелна инсталация на въздушната камера

Нека продължим да разглеждаме случаите, в които можем да коригираме ситуацията. На първо място, трябва да решите защо кранът бръмчи, когато пуснете водата. Причините все още могат да се крият в излишното налягане, но ако индикаторите не надвишават критичното ниво от 6 atm, тогава можете лесно да направите свои собствени корекции.

За да направите това, просто трябва да направите своя собствена камера. За да направите това, трябва да използвате допълнителен участък от тръба. Вторият вариант е дори за предпочитане - използване на фабричен ауспух. След инсталирането на такъв елемент, тръбите ще изпитат по-малко напрежение и ще продължат много по-дълго.

Запушени тръби

Ако вашият дом и съответно водопроводното оборудване е на 10 или повече години, тогава вече не трябва да се изненадвате, че кранът за топла вода бръмчи. Причините за това са прости - намаляване на диаметъра на тръбите поради банално запушване, което води до вибрации, което води до шум. Предава се много добре по тръбите и обикновено се чува не само в един апартамент, а в целия щранг.

Първо, трябва да извършите диагностика и да определите дали вашите тръби наистина са запушени. За да направите това, ще трябва да изключите миксера от тръбата и внимателно да го проверите. Натрупаната мръсотия по стените ясно демонстрира зарастването на дупката. Това може да е една от причините кранът да бръмчи. Инструкциите изглеждат така.

Най-често мръсотията се отлага не в средата, а в краищата на тръбопровода. Затова можете да опитате да ги почистите сами. Бих искал да отбележа още един момент: проблемът със запушването е типичен както за пропиленовите, така и за пластмасовите водопроводни продукти. В същото време фактът, че диаметърът на маркучите на миксера обикновено се различава от размера на самите тръби, допринася за отлагането на мръсотия на определени места.

Методи за отстраняване на запушвания

Грешите, ако мислите, че просто трябва да налеете някаква уникална течност като „Mole“ в системата и проблемът ще бъде решен. Ще трябва да работите сами. Запушването може да бъде отстранено по три начина:

• Хидравлично промиване.
• Пневматично промиване.
• Механично почистване.

Нека първо да разгледаме опцията за промиване. Това е преминаването на водния поток. За да направите това, не е достатъчно просто да свържете маркуч, така че те използват електрически, доста мощни помпи. Този метод обаче може да премахне запушванията само в тръби с малък диаметър. Този метод не е подходящ за дебели продукти. В този случай тежките частици все още ще имат време да се утаят по стените.

Как се извършва механичното почистване?

Тази опция е приемлива само ако запушването се появи в определени участъци от тръбите. За да направите това, водата трябва да бъде изключена. Това е първото условие, което трябва да се изпълни преди започване на ремонтни дейности. Откачената тръба се почиства с дебела тел, като за по-добър ефект към нея се прикрепя четка. Ако не е възможно да се почисти дупката (отлаганията по стените са се вкаменили и са станали част от системата), тогава този участък се изрязва и се заменя с нов. И за да избегнете допълнителни проблеми, е необходимо да закрепите плътно всички елементи с помощта на запечатани гумени уплътнения. Моля, имайте предвид, че дори когато разглобявате конструкцията, трябва да запомните местоположението на всички елементи.

Неизправност на крана

Това също може да е една от причините, поради които кранът започва да бръмчи, когато пуснете водата. Трябва да се отбележи, че това е най-простият проблем, който може да бъде отстранен за няколко минути. Можете да извършите диагностика сами, отворете крана и наблюдавайте. Ако тръбата започне да вибрира, тогава е виновен или дефектен смесител, или спирателен вентил. За да разрешите този проблем, трябва да изключите водата в щранга и да започнете прости ремонти.

Най-често в този случай причината е просто износено уплътнение. Извадете крана и го проверете внимателно (уплътнението се намира в края на пръта). Ако е придобил заострена форма, трябва да се смени. След това сглобяваме конструкцията и я поставяме на място. След тази процедура шумът трябва да изчезне. Добавяме, че това важи само за стари миксери, които са оборудвани с кутии за кранове. Ако имате модерен единичен лост или потърсете друга причина. В тези конструкции просто няма уплътнение, което да блокира потока на водата, така че не може да бъде причина за шума в тръбите. Между другото, ако все пак решите да разглобите крана, можете веднага да смените миксера на по-модерен.

Вместо заключение

Разгледахме най-често срещаното бръмчене и свирене на крана. Сега можете сами да извършвате прости ремонти, без помощта на водопроводчици, и да премахнете досадния източник на шум. Не трябва да пренебрегвате такъв симптом дълго време, тъй като освен фактора, който дразни ухото, той сигнализира за проблеми във водоснабдителната система и ако не се вземат мерки, те могат да доведат до по-сериозни последици . Затова без забавяне направете необходимата диагностика, а при необходимост повикайте специалисти водопроводчици.

Как водата тече през тръби (механика на континуума)

Вероятно смятате, че този въпрос е прост и не заслужава внимание. Водата е течна, тече винаги и навсякъде: бълбука в поток, тече от крана, капе от покрива, тече под земята. Затова е вода. Всичко е ясно и просто и няма нищо особено във факта, че водата тече през тръби.

Вие грешите - този въпрос далеч не е прост и много важен. Само който разбира добре как тече вода през тръба, ще разбере защо самолетът се издига във въздуха и вълните на морето бушуват, а ние можем да пеем и да говорим.

Но тези, които все още не са научили или са забравили законите на Нютон, не трябва да се опитват да направят това. По-добре е първо да погледнат учебника. Така:

Как водата тече през тръбите

Задача първа

Достатъчно високо, в планината, или ако щете, на покрива - където искате, се поставя голяма бъчва, от която е изтеглена тръба. Водата трябва да тече през тръбата от цевта.

Какво трябва да се направи за това? Това е проста задача. Разбира се, преди всичко трябва да имате вода в цевта. От празна бъчва няма да тече. Това означава, че трябва да налеете вода в цевта. как? Отговорът е ясен: водата ще трябва да бъде доставена на горния етаж. Ясно е, че ще трябва да се потрудите - не е толкова лесно да носите вода нагоре.

Колко работа ще отнеме? Великият Нютон и училищният учебник трябва да помогнат за това.

Нека решим какво се побира в цевта Мкилограми вода. Дали е много или малко, няма значение за изчислението. Според законите на Нютон силата, с която Земята привлича всичко върху себе си, както всяка друга сила, е равна на произведението на масата и ускорението. Ускорението на свободното падане е известно отдавна; то е равно на увеличаване на скоростта с жметри в секунда. Когато трябва да влачите вода нагоре, ще трябва да преодолеете сила на гравитацията, равна на Mgнютони. Нютон(N) е силата, която придава ускорение от 1 m/s 2 на тяло с тегло 1 kg в посоката на действие.

Гравитационното ускорение е променлива величина, която намалява с разстоянието от Земята; близо до земната повърхност то е равно на 9,8 m/s 2 . Работата, която трябва да се извърши, за да се издигне водата нагоре в планината, не е трудна за изчисляване. За да направите това, умножете силата по изминатото разстояние. А пътеката в нашия случай е равна на височината на планината н(да погледнем отново учебника). Следователно работата може да се изчисли по формулата

Вероятно много повече наши читатели не харесват формулите. Но нищо не може да се направи! Уравненията и формулите са много добри, верни помощници и приятели при решаването на трудни задачи. Дали работата се оказа голяма или малка - решете сами. Вероятно, за да го постигнете, не пречи да сте силни и добре обучени.

Задача две

Носенето на вода в планината е трудна и неприятна задача. По-удобно е да го изпомпвате отдолу с помпа през тръба право нагоре в цевта. На какво ще се равнява извършената работа?

Това не е трудно да се изчисли. Ще трябва да го помпате с помпа. За да подадете вода нагоре, ще трябва да преодолеете значително налягане от колоната. Единица за налягане е равна на налягането, причинено от сила от 1 N, равномерно разпределена върху повърхност от 1 m 2. Това устройство е много малко. Нарича се паскал(Pa).

Нека да е натискът РПаскал. Ако работната повърхност на буталото е равна на S квадратни метра, тогава силата, която ще трябва да приложим към буталото, ще бъде равна на PSнютони; и ако за всеки замах буталото изминава разстояние Лметра, тогава работата ще бъде равна PSLджаули Моля, имайте предвид, че произведението на площта на буталото и дължината на хода SLравен на обема. Следователно формулата включва обема на водата, изпомпвана от помпата: Q= Л.С.кубични метри.

Оказва се, че работата на помпата може да се изчисли съвсем просто: тя е равна на произведението на налягането и обема P.Q.Можете да изпомпвате вода колкото искате и да я изпомпвате колкото искате, формулата няма да се промени. Защо това е така - ще трябва да разберете сами.

За да бъдете строги в заключението си, трябва да вземете предвид и плътността на водата (въпреки че тя е почти точно равна на единица). Нека го обозначим с буквата p, тогава обемът на водата ще бъде изразен, както следва:

И накрая, работата, която ще трябва да се изразходва за изпомпване на вода срещу налягане R,равна на

Ако планината е висока и налягането е високо, тогава ще бъде трудно да я преодолеете и ако трябва да изпомпвате много вода, тогава ще отнеме много време за изпомпване и ще бъде свършена много работа. По-добре е да поверите това на двигателя.

Работата е свършена. Някога водата е била долу, под планината. Сега я заведохме в планината. Какво се промени?

Трета задача

Бурето е пълно. Можете да отворите крана. Оставете водата да тече по тръбата. Как ще тече? Тази задача е много трудна. Вероятно досега нито един най-мъдър учен не е успял да го разреши напълно. Много теоретици са озадачавали това. Още повече експериментатори, изучавани в лаборатории. Написани и публикувани са хиляди томове научни изследвания. Но проблемът с това как водата тече през тръба все още остава нерешен.

Работата е там, че водата, като всяка течност, има вискозитет. И опитът да се вземе предвид вискозитетът в такива задачи веднага води до толкова сложни уравнения, че досега нито един математик в света не би могъл да се справи с тях без опростяване.

Засега ще трябва да опростим задачата. Вместо истинска вода, ще разгледаме въображаема вода, такава, чийто вискозитет е нула, тоест няма никакъв вискозитет. Такава вода ще тече през тръбите без никакво триене или съпротивление.

Въпреки че няма течности без вискозитет (с изключение на течния хелий при температури под 2,19 K), за решението на нашия проблем не е толкова важно дали действително съществува вода без вискозитет или не. Но е много важно, че с това предположение задачата става изненадващо проста. Само че ще трябва да помним, че правилното решаване на опростен проблем не е достатъчно; ще трябва да помислим каква ще бъде ползата от намереното решение. За щастие, в случая на нашия проблем, това предположение не е много грубо - вискозитетът на водата е нисък. Тече вода. Това не е мед, не е меласа и не е лак за обувки.

Решаването на проблема сега ще бъде лесно. Вярно, че решението няма да е много точно, но намирането на приблизителен отговор също е много важно. И така, ние се съгласихме, че водата няма вискозитет, така че можем да приемем, че водата тече през тръбите без триене.

Но тогава няма абсолютно никакво значение къде тече водата - дали се плъзга вътре в тръбата или пада извън нея - няма нужда да се взема предвид триенето. Можем просто да приемем, че то пада под въздействието на гравитацията, както всяко тяло. Задачата става доста лесна.

Ускорението на свободното падане е известно, то е равно на ж m/s 2 . Да приемем, че пада тяло (камък, вода). Tсекунди Скоростта на падане в края на пътя ще бъде равна на GTГоспожица. Изминатото разстояние (а в нашия случай е равно на височината на планината) ще бъде:

Колко работа ще извърши гравитацията, карайки водата да пада? Работата винаги е равна на произведението на силата и изминатото разстояние:

Силата на гравитацията е Mg.следователно

Чудесно е, че съществуват формули! Те отварят очите на изследователя в труден момент. Основното нещо е да се научите да разбирате за какво говорят. Получената формула трябва първо да бъде пренаписана по следния начин:

и след това, забелязвайки, че работата GTпредставлява скоростта V,заменете съответно във формулата. Тогава веднага ще стане ясно, че работата, извършена от гравитацията, се е превърнала в енергията на движещата се вода:

Този вид работа се извършва от гравитацията, докато водата тече надолу по планината; и следователно ще трябва да се похарчи същата работа, за да се издигне водата обратно нагоре в планината. Това не е трудно да се направи, ако подредите добър фонтан, в който началната скорост на струята е доста висока - не по-малка от това, което следва от получената формула, и е насочена нагоре. Спомнете си как работят пожарните маркучи.

Много важно

Резултатът, който открихме, е много важен. Великият закон за запазване на енергията винаги е верен. Получената формула е приложима не само за нашия конкретен случай. Работата на силите, действащи върху тялото, не изчезва. Тя се превръща в неговата енергия на движение – в кинетична енергия, както я наричат ​​физиците.

Формулата за кинетичната енергия на движещо се тяло винаги включва само две величини: маса и скорост. За формулата няма значение дали масата вода или камък е малка или голяма. Всяко движещо се тяло: кола, космически кораб, бягащо момче, юмрук на боксьор, Земята в орбитата си, електрон в атом или в телевизионна тръба - има една и съща енергия на движение - кинетична енергия. Mv 2 /2.Определянето му винаги не е трудно: трябва да знаете масата на тялото и да измерите скоростта му.

Разбира се, кинетичната енергия на тялото, например енергията на падащата вода, може да се използва за извършване на полезна работа по различни начини. Водата работи успешно във водноелектрически централи. За да проверите това, просто завъртете ключа.

Формулата за кинетичната енергия на движещо се тяло, която е необходима както на студента, така и на академика, може би с основание може да се нарече най-важната, най-важната формула не само на физиката, но и на цялата естествена наука.

Необходима бележка

Строго погледнато, в нашия аргумент ние значително опростихме проблема. Не обърнахме внимание на факта, че тръбата може да бъде положена наклонено, че в различни секции може да има различно напречно сечение и най-важното не взехме предвид, че тръбата непременно ще бъде напълно пълна с вода , без прекъсвания и следователно потокът не може да тече вътре в тръбата с ускорение. През който и да е участък от тръбата при постоянен поток всяка секунда ще тече същият обем течност.

Но това по никакъв начин не може да промени получения резултат - законът за запазване на енергията е непоклатим: кинетичната енергия на потока ще бъде равна на работата, извършена от гравитацията. Сега няма да се занимаваме с въпроса как всъщност ще се разпредели ускорението в системата. Можете обаче сами да помислите върху тази интересна тема. Законът за постоянен поток в различни секции на тръбата е много важен. Изразява се с прости уравнения, наречени уравнения за непрекъснатост:

Тези уравнения са пряко следствие от закона за запазване на масата на материята. Те означават, че същата маса течност преминава през всеки участък от тръбата за едно и също време. защото М= vsp и тогава приемаме, че течността е несвиваема v 1 s 1= v 2 s 2= ... = конст. От тези уравнения следва изводът: в тесен участък на тръбата скоростта на потока е висока, в широк участък скоростта му е ниска.

Сега трябва да помислите малко...

Разбира се, проблемите, които току-що решихме в подготовката, не са много трудни, но все пак трябва да разгледаме отблизо получените резултати и да помислим върху тях.

Докато обсъждахме как да вдигнем водата нагоре, разбрахме, че това може да стане поне по три начина: просто да я издърпате, поне в кофи, нагоре; подавайте вода отдолу с помощта на помпа; използвайте поток от пожарен маркуч за тази цел, въпреки че това не е много удобно.

Съответно, в резултат на нашето изследване, успяхме да намерим три израза за работата, която ще трябва да изразходваме за това. При първия метод трябва директно да вдигнете водата нагоре в планината и да прекарате работа MgH.Във втория се работи срещу натиск Ри е равно на

За да използвате третия метод, трябва да дадете на струята начална скорост v,така че потокът да стигне поне до върха. Това изисква работа

Разбира се, ако издигаме едно и също количество вода на една и съща височина всеки път, тогава изразходваната работа също ще бъде една и съща, независимо какъв метод използваме за повдигане. Това следва и от закона за запазване на енергията.

Само не забравяйте, че в нашето извеждане ние пренебрегнахме такива обстоятелства като разходите за работа за преодоляване на триенето, при което енергията се разсейва безполезно и се превръща в топлина. Следователно изразите, които получихме, са приблизителни. Но няма място за притеснение -

Точността на получения резултат ще ни бъде напълно достатъчна.

Разбирането и тълкуването на формулите често не е толкова лесно. Трябва да можете да обърнете внимание и да вземете предвид стойностите не само на тези количества, които са ясно включени в тях, но и на тези, които отсъстват от формулите; и точно това често е най-важно.

Нека сега разгледаме по-отблизо намерените изрази още веднъж: масата е включена и в трите формули - нека забележим и запомним това; в първия няма нито натиск, нито скорост; във втория няма нито скорост, нито височина; в третия няма височина и натиск.

И това е много важно, тъй като от това следва, че ако водата се повдигне до определена височина, тогава няма значение дали тече или е в покой, дали е компресирана или не, като се използва получената формула, може да се изчисли увеличението в своя енергиен резерв, свързан с покачването. Ако водата е компресирана до високо налягане, тогава не ни интересува къде се намира - отгоре или отдолу, дали тече или не, можем също толкова лесно и просто да изчислим колко ще се увеличи нейната енергия. И ако водата тече, няма значение къде - отдолу или отгоре, под налягане или не. Неговата кинетична енергия няма да зависи от това.

Едва сега можем да започнем да решаваме основния проблем.

Основната задача, с невероятно решение

Бурето е пълно. Тръбата е положена. Нека отворим крана и водата ще потече през тръбата. Как ще тече? Ние вече сме подготвили всичко необходимо за приблизителното решение на този проблем и сега можем лесно да изведем закона за движението на водата по тръбите.

Вие, разбира се, си спомняте, че се съгласихме да считаме, че водата няма вискозитет. Обърнете внимание, че тихо направихме още едно предположение: предположихме, че водата е несвиваема, в противен случай ще трябва да вземем предвид работата на компресията. Но всъщност водата е почти несвиваема.

И така, кранът е отворен. Водата тече през тръбата. Изтича от съд, повдигнат на достатъчно голяма височина H, където енергията на водата е равна на Уджаули и сега можем лесно да го изчислим.

За да намерим решение на нашия основен проблем, ще го направим много просто. Нека си представим това някъде, навсякъде по планинския склон, на височината на всичко чметра, произволно избрахме някакъв сравнително къс участък от тръба и го монтирахме

Съдържа измервателни уреди: манометър - за измерване на налягането и разходомер - за определяне на дебита. Ясно е, че те могат да се монтират само под нивото, където се намира водопроводът. Ние ще измерим точно налягането в тръбата в избрания участък. Определено ще е нещо. Нека е равно Рпаскали. (Разбира се, Р<Р , това не е необходимо да се обяснява.) Нека измерим скоростта на потока в тръбата в същия участък. Нека е равно vГоспожица.

Сега можем лесно да намерим израз за общата енергия на водата, протичаща през тръба в кратък участък по наш избор. Водата в този район е на височина от само чметра. Сега можем веднага да запишем стойността на съответната част от неговата енергия. То е равно Mgh.

Водата се компресира под налягане, което сме измерили и установихме, че е равно на Рпаскали. Следователно водата има допълнителна енергия:

В същото време водата тече през тръбата със скорост vГоспожица. Кинетичната му енергия е

Пълно захранване с водна енергия на надморска височина ч,при натиск R,ток на скорост v,явно ще са равни

На какво трябва да се равнява тази сума? Разбрахме се, че няма търкания. Това означава, че няма къде да изразходваме енергийния резерв, който сме предали на водата, като я издигнем.

Следователно, въз основа на закона за запазване на енергията, колко енергия е имала водата на върха, същото количество ще бъде във всяка точка от движението на водата през тръбата:

Въпреки че това уравнение е сложно на пръв поглед, то е изпълнено с толкова много интересни и неочаквани неща, че си струва да преодолеете сложността му и не само да го опознаете, но и да създадете приятели.

Първо, нека се опитаме да опростим уравнението. Първо, нека намалим масата на водата, тъй като тя е и от дясната, и от лявата страна на уравнението. Това няма да го накара да изчезне от уравнението, въпреки че няма да бъде записано в него. Нека само да запомним, че в бъдеще ще броим на килограм вода:

Обърнете внимание, че както установихме, вляво на уравнението има постоянна стойност W=конст.

Сега можем да напишем най-накрая невероятното уравнение:

Може да обясни много за това как водата тече през тръбите.

Много интересни, полезни и важни неща, а също и много прости. Нека първо да разгледаме тринай-простите, но най-важни случаи.

1. Тръбата, която има различно напречно сечение, се полага хоризонтално.За такава тръба височината че еднакъв навсякъде и следователно постоянен. Следователно уравнението става по-просто:

Това все още е вярно за всеки участък от тръба. От това следва удивителен и много странен резултат: където скоростта на потока е по-голяма (в тесни участъци на тръбата), налягането задължително трябва да намалее. А в широката му част натискът ще е по-голям. Лесно е да се провери, че това е така, като прикрепите манометри към тръбата.

Картината на водния поток обикновено се изобразява с помощта на конвенционални линии - текущи линии.Това е пътят, по който ще плава малка лека частица, суспендирана в поток. Текущите линии не се прекъсват никъде. Когато скоростта на потока е по-висока, те се приближават; където скоростта пада, те се разминават.

2. Налягането в тръбата е еднакво навсякъде.Това предположение е напълно оправдано, ако тръбата, в която тече водата, е достатъчно широка и загубата на налягане поради съпротивлението на тръбата може да бъде пренебрегната (не забравяйте, че водата все още е вискозна).

Уравнението ще бъде опростено по различен начин:

Между другото, сега е удобно да го използвате за изчисляване на фонтани и противопожарни помпи.

3. Водата в тръбата изобщо не тече. Скоростта е нула.Тогава уравнението ще приеме нова форма:

Сега е доста лесно да го използвате за изчисляване на хидростатично налягане, например във водопроводни тръби. И това е необходимо, за да се знае колко здрави трябва да са тръбите, за да не се счупят.

Както можете да видите, има много неща, които могат да бъдат изчислени с помощта на нашето уравнение.

Сега трябва внимателно да разгледаме, обсъдим и помислим върху намереното уравнение.

Това винаги е необходимо. Всяко уравнение, което трябва да изведете сами или с което се запознавате за първи път, трябва да бъде много внимателно обмислено и обсъдено. Като цяло вероятно няма нищо по-изненадващо от математическите уравнения. Те са най-важното оръжие на човека в борбата за овладяване на тайните на природата и за приятелство с нейните безгранични сили. Уравнения насочват корабите в космоса; уравненията се конструират от микроскопи, които увеличават милиони пъти; уравненията разделят атома, синтезират диаманти, изграждат нови фабрики.

Но трябва да можете да ги разберете. Човек трябва да може да определи какво може да предостави едно ново уравнение, какво може да се изисква от него, какви възможности ще предостави, кога може да се приложи и кога не е приложимо, къде са границите, в които то остава валидно. Следователно ще трябва да обсъдим уравнението, написано по-горе, получено при решаването на скромен, тесен и частен въпрос - как водата тече от варел през тръба?

Нека го разгледаме внимателно. Преди всичко нека отбележим едно забележително обстоятелство. Къде е планината в това уравнение? Всъщност няма никакви индикации за това. Височината му изчезна – сви се. Планината се оказа ненужна. Уравнението е валидно винаги и навсякъде, където водата тече през тръби. Планината ни помогна да изведем това уравнение и вече не е необходима.

Тогава възниква нов въпрос: къде са тръбите в полученото уравнение? Той не съдържа нито диаметъра на тръбата, нито нейната дължина. Няма нито едно количество, което по някакъв начин да характеризира тръбата. Това означава, че тръбите не ограничават обхвата на приложение на полученото уравнение.

Но това не е всичко. Винаги настояваме да говорим само за вода. И в получения израз няма дори намек за вода. Не отразява никакви свойства на водата. Водата ни помогна да изведем уравнението. Но, разбира се, вместо това можеше да се вземе друга течност с нисък вискозитет - заключението нямаше да се промени. Но защо само течност? Къде в уравнението има указание, че това е течност? От свойствата на дадено вещество то включва само плътността, която се приема за постоянна, и нищо друго. Но газът също има плътност. А на Земята има много процеси, при които газът тече и не се компресира. Само си спомни вятъра.

За какво тогава се отнася това прекрасно уравнение? На всичко в света, което може да тече и тече, на всички процеси, в които се движи среда с нисък вискозитет и постоянна плътност. И в света има много такива процеси и такива среди.

Е, кажи ми, не е ли невероятно? Изведехме уравнение за водопровод и се оказа, че е подходящо за почти целия свят.

Това уравнение е изведено за първи път от Даниел Бернули

Трябва да си спомним с добри думи за великия учен, който пръв откри връзката между скоростта и налягането в потока на среда с нисък вискозитет и намери едно от най-важните уравнения на хидродинамиката. Това уравнение е изведено през 1738 г. от петербургския академик, забележителен математик, физик и механик Даниел Бернули, който е направил много в науката.

Даниел Бернули (1700-1782).

Едно от най-забележителните постижения на хидродинамиката все още се счита за уравнението, с което току-що се запознахте. Той изразява закона за запазване на енергията за течна среда и до днес с право носи славното име на Бернули.

Нека се огледаме (и слушаме)

Нека просто се вгледаме отблизо и внимателно. Всичко ясно ли ни е? Разбираме ли всичко за това, което се случва около нас и това, което ни заобикаля?

Признайте, че сме толкова свикнали с много неща, че дори започнахме да си въобразяваме, че разбираме всичко. И отдавна сме престанали да разбираме, че всъщност в много отношения, дори и в най-простите, не разбираме абсолютно нищо. Постоянно сме заобиколени от много "защо?" И за много от тях най-простото и познато, най-неразбираемото уравнение на Бернули ще ви помогне да намерите отговора.

Защо...

знамето се вее и извива

Вятърът духа гладко. И дори да няма вятър, а само колона от демонстранти, които вървят по площада и се движат равномерно, разпънатите червени знамена се веят и полюшват. Защо банерът не се разтяга неподвижно и не образува гладка, опъната кърпа в равномерен въздушен поток? Защо трепери и се извива като жив?

Уравнението Върна ли се той лесно ще обясни тази мистерия. Ако възникне дори леко огъване, веднага от изпъкналата страна на панела скоростта на въздушния поток, ограничен от завоя, ще се увеличи; от вдлъбнатата страна скоростта на въздуха ще спадне. Според уравнението, където скоростта е по-голяма, налягането е по-малко. Където е по-малко, налягането ще се увеличи.

Разликата в налягането от двете страни на банера ще го огъне още повече, огъването ще се увеличи и ще се движи по банера като вълна. Веднага ще се появи нов завой и знамето, подчинявайки се на уравнението, винаги ще трепти като живо.

...вълните се надигат в морето

Нека най-слабият, равномерен и постоянен бриз започне да духа над огледалната повърхност на морето по време на пълно спокойствие. Ако поне на едно място се появи дори незначителна неравност на водната повърхност (а това винаги е възможно) и се появят едва забележими връх и падина на вълната, скоростта на вятъра над гребена на вълната веднага ще се увеличи и според уравнението на Бернули , налягането на въздуха над вълната на това място ще спадне. Над вдлъбнатината скоростта на въздушния поток ще бъде по-малка и налягането ще бъде по-високо. Ще има разлика в налягането между върха на вълната и нейната основа. Тази разлика допълнително ще повдигне гребена на вълната и ще задълбочи вдлъбнатината между гребените. Смущението ще се засили, това ще доведе до още по-голяма промяна в разликата в скоростите на вятъра, което ще доведе до още по-голяма разлика в налягането. Лека вълна, ако вятърът стане достатъчно силен, ще се превърне в огромни вълни, които са опасни за моряците.

Не трябва да се притеснявате къде и как ще възникне първата причина. Буря може да започне дори там, където рибата маха с опашка.

Появата на вълни и тяхното засилване зависи от ефекта на Бернули, но това, разбира се, не означава, че знаейки едно уравнение, ние вече знаем всичко за толкова сложно и все още не напълно разбрано явление като вълните на морето. Те зависят и от триенето на въздуха върху повърхността на водата, и от вискозитета на водата и въздуха, и от образуването на вихри, и от налягането на вятъра, и от много други причини. Те се изучават от една много увлекателна и много трудна наука, която се нарича - физика на морето.

...самолети излитат в небето

Всеки самолет има строго изчислен профил на крилото. Горната повърхност на крилото е изпъкнала. Това се прави така, че насрещният въздушен поток, който тече около него, увеличава скоростта си, точно както потокът вода в тясна част на тръбата се ускорява. Поради това налягането над крилото на самолета пада значително и възниква разлика в налягането между долната и горната повърхност на крилото на самолета. Вакуумът, който се образува над крилото, издига самолета в небето.

Но това не ограничава значението на уравнението на закона за запазване на енергията за невиска несвиваема среда. Конструкторът, който създава нови дирижабли, пилотът, който управлява полета на самолета, трябва да го помни и да го вземе предвид.

Представете си, че самолет трябва да лети над висока планинска верига в мъгла. При полет на сляпо командирът насочва самолета с помощта на инструменти. В кабината му винаги има много важно устройство - висотомер,който показва височината на полета, е точен манометър, който измерва налягането на въздуха извън самолета. Колкото по-високо се издига самолетът, толкова по-ниско е налягането. Но ако над земята бушува силен вятър, въздушните течения пресичат планините и скоростта на вятъра над върховете може дори да стане ураганна. Налягането на тази надморска височина ще спадне значително. Какво ще покаже висотомерът, какво може да си помисли пилотът и какво може да се случи - разберете сами.

...корабите не плават наблизо

Капитаните на кораби също не трябва да забравят за закона на Бернули. Корабите не излизат в морето наблизо. Защо? Ще бъде ли лошо, след като са плавали сами в продължение на много дни, два кораба, които се срещнат в океана, да преминат няколко мили един до друг? Можете да говорите с нови хора и дори да се посещавате, без да спускате лодките. Но това не може да стане! Защо?

Относителната скорост на потока вода, компресирана между корпусите на високоскоростните кораби, ще се увеличи значително, когато те се приближат един към друг. Налягането на водата между корпусите на корабите ще спадне рязко и огромното налягане на по-високото външно налягане ще притисне корабите един към друг и дори може да се разбие. Уравнението на Бернули забранява на корабите да плават един до друг в океана. Моряците знаят това много добре.

...водата съска, докато тече от крана

Ако кранът за вода е леко отворен, тогава при достатъчно водно налягане скоростта на потока в най-тесния отвор на крана може да се увеличи значително, докато налягането ще падне толкова много, че дори ще стане по-ниско от еластичността на наситената водна пара - и студената вода в чешмата ще заври. Най-малките мехурчета водна пара, образувани в крана, навлизайки в разширената част, където скоростта на потока се забавя и налягането се повишава, ще кондензират и изчезват. В този случай всеки балон, „срутващ се“, ще издаде слаб звук. Образуват се много мехурчета, ударите им се сливат в непрекъснат шум - водата започва да съска.

По същия начин водата съска, когато чайникът започне да кипи.

... можем да пеем и да говорим

Всеки знае, че в човешкия ларинкс има гласни струни. Под въздействието на въздушна струя, излизаща от белите дробове под налягане, те вибрират. Техните вибрации са причина за звуковите вибрации във въздуха. Напрежението на мускулните влакна на гласните струни, промените във формата на резониращата кухина на ларинкса и устната кухина определят честотата и тембъра на звуковите вибрации. Затова можем да говорим и да пеем. Всичко е ясно? Не, не всички!

Основното остава неясно: защо въздушният поток кара гласните струни да вибрират? По време на дишане гласните струни в ларинкса са широко раздалечени и въздухът преминава свободно между тях с ниска скорост, навлизайки в белите дробове. В момента на говорене мускулните влакна на гласните струни се напрягат, приближават се и образуват тясна междина. Скоростта на въздушния поток се увеличава рязко и налягането в краищата на връзките пада. В резултат на това те почти се затварят една в друга, тясната междина между тях почти напълно се затваря и скоростта на въздуха рязко пада. Налягането в пространството между краищата на гласните струни се увеличава отново и те отново се разминават, глотисът се отваря. Чува се звук.

Оказва се, че има пряка връзка между струята вода, която тече от чешмата, и песента на чучулигата. Същото уравнение обяснява много.

Защо и как...

Обикновена бутилка със спрей работи;

Има парни и водоструйни ежекторни помпи, използвани във фабриките за създаване на вакуум;

Това, което се случва, е това, което ще видите сами, ако духате върху лист хартия;

Лека топка танцува и не пада в струята на фонтан, дори ако тази струя е ефирна;

Много бързо въртяща се - "нарязана" - топка за тенис се обръща настрани по време на полет.

И много, много повече, което вашето внимателно око може да забележи, опитайте се да го разберете и обясните сами. Опитайте се да разберете как и защо необичаен кораб с огромни въртящи се цилиндри вместо платна може да се движи. Помислете откъде трябва да са духали ветровете и как трябва да са се въртели цилиндричните кули, докато този кораб е прекосявал Атлантическия океан.

Можете дори сами да направите специален експеримент, за да демонстрирате ефекта на Бернули. Този експеримент винаги е успешен, а резултатът е много забавен и поучителен. Трябва да го навиете на молив и да го залепите в хартиена тръба. Залепете дебел хартиен диск към него в единия край. Това е демонстрационно устройство. Поставете лист хартия на масата. Донесете диска до листа и духайте по-силно в тръбата (фиг. на стр. 96).

Какво ще се случи и какво ще видите и чуете вече не се нуждае от обяснение.

Но как истинската вода тече през тръби (а не през тръби)?

Този въпрос, както вече беше казано, е много труден, защото истинската вода е вискозна. Трябва да знаем как възниква движението във вискозна непрекъсната среда. Водата тече от крана, горивото тече по петролопровод, корабите плават в океана, реките текат през равнините, самолетите летят - трябва да знаем законите, управляващи тяхното движение. Всичко, което се случва в потока на вискозна среда, все още не е напълно изяснено. Теоретичните учени успяха да намерят най-общите уравнения, чрез които изглежда възможно да се изчисли движението на течна среда, като се вземе предвид нейният вискозитет, но тези уравнения се оказаха толкова сложни, че е невъзможно да се решат за всички, дори практически важни случаи.

Но много интересни и важни видове потоци са изследвани и проучени достатъчно подробно.

Какво е вискозитет

Това вероятно е най-удобно илюстрирано с визуален пример. В спокойно, много плитко море с плоско дъно плува толкова голям сал, че можете да пренебрегнете съпротивлението на бордовете му.

Слоят вода в съседство с долната повърхност на този сал ще го намокри и ще бъде носен от сала със същата скорост. Слоят вода на самото дъно ще остане неподвижен. Междинните слоеве ще се движат с различни скорости, равномерно намаляващи с дълбочината. Трябва да се работи за преодоляване на вътрешното триене между движещите се слоеве вода. Въпреки че салът се движи равномерно, трябва да се приложи сила Е,необходимо да го издърпате. Опитът показва, че тя ще бъде по-голяма, колкото по-голяма е скоростта на сала и колкото по-голяма е неговата площ Си колкото по-плитка е дълбочината н(фиг. по-долу).

Всичко това може да се изрази в просто уравнение:

Той изразява закона за вискозното триене, установен за първи път от Нютон.

Коефициент на пропорционалност n (т.нар динамичен вискозитет)определя устойчивостта на движение във вискозна среда (не само в течност, но и в газообразна и дори твърда - в края на краищата металът се щампова, изтегля и оформя в продукти).

Динамичният вискозитет зависи от природата на средата и се променя с температурата. Динамичният вискозитет е числено равен на силата, действаща на единица площ от повърхност, разположена в движеща се среда, в която градиентът на скоростта е равен на единица:

Това съотношение определя единицата за вискозитет: числител F/Sима измерението на налягането и трябва да бъде изразено в паскали, и стойността H/v,реципрочната стойност на знаменателя има размерността на времето и се изразява в секунди. Следователно размерът на динамичния вискозитет е продукт на налягането и времето и неговата единица е паскал секунда (Pa * s). По някаква причина физиците не искаха да измислят специално име за това количество.

Забележително е, че динамичният вискозитет често се среща заедно с плътността под формата на съотношението

Това количество се нарича кинематичен вискозитети е обозначен

Единицата за кинематичен вискозитет е метър в квадрат за секунда (m 2 / s), въпреки голямото си значение, тя не се нарича по никакъв начин. Ако приемем, че зная,как възниква дадено явление - това означава да можеш да го опишеш на езика на математиката - да можеш да създадеш точно уравнение и да можеш да предвидиш как ще се случи процесът при всякакви условия (т.е. да можеш да изчисляваш), тогава ще имаме да признаем, че, строго погледнато, все още не сме Знаем как истинската, вискозна вода тече през тръбите.

Когато теорията се провали, опитът трябва да помогне. Най-лесният начин да се запознаете с движението на истинската вода през тръба е с най-често срещания пример - с обикновена водопроводна тръба. Ако го направите прозрачен (поне от стъкло) и вкарате поток от разтвор на боя в потока, ще можете да видите какво се случва във водата, която тече през тръбата. И там се случват толкова много важни и удивителни неща, че си струва да се спрем на това по-подробно.

Чрез движението на цветни потоци можете ясно да изучавате структурата на водния поток. Като се има предвид това много сложно явление, разбира се, е по-удобно да се започне с най-простия и достъпен - с бавен поток.

Какво се случва с вода, която тече бавно през тръба?

Разбира се, движението на цветните потоци точно съответства на линиите на флуидния поток. Те плавно следват всички промени във формата на тръбата, не се пресичат никъде, не са изкривени или замъглени.

Въз основа на скоростта, с която се движи потокът, може лесно да се изследва разпределението на скоростите в потока вътре в тръбата. Оказва се, че най-високата скорост на водата е в центъра на тръбата. Колкото по-близо до стените, толкова по-малък е; при самите стени скоростта е нула, течността сякаш залепва по стените и остава в покой. Това е много прост случай, може лесно да се изчисли теоретично.

Формулата за бавното движение на водата през тръбата е кръстена на френския физиолог Поазей, който изучава движението на кръвта в кръвоносните съдове и открива закона за потока на вискозната течност в тръбите. Ето тази важна формула:

От това следва, че количеството вода Q, преминаващо през тръбата за една секунда, ще бъде по-голямо, колкото по-голяма е разликата в налягането в краищата на тръбата (налягане); колкото по-малко, толкова по-дълга е тръбата; колкото по-малко, толкова по-голям е кинематичният вискозитет на течността (например горещата вода има по-нисък вискозитет и ще изтече повече). Особено силно влияние оказва диаметърът на тръбата. Дебитът на течащата течност е право пропорционален на радиуса на тръбата на четвърта степен ( r 4). През два пъти по-дебела тръба ще изтече 16 пъти повече вода.

Уравнението на Поазей е от голямо значение в технологиите. Тръбопроводите много често се изчисляват с помощта на това уравнение. Но трябва да се помни, че това е вярно само ако има строго подреден поток в тръбите: такъв, при който няма смесване между съседни слоеве течаща течност. Този поток се нарича ламинарен.Само при ламинарен поток въведените контролни потоци от разтвор на боя текат без да се разбиват или смесват никъде.

Какво се случва в бързо течаща вода?

Това може лесно да се наблюдава експериментално, като се използват същите цветни потоци в прозрачна тръба. Ако започнете постепенно да увеличавате скоростта на движение на водата, тогава първоначално моделът на потока не се променя. Линиите и теченията остават същите равномерни и гладки, докато скоростта на водния поток достигне определена гранична стойност, винаги приблизително еднаква за една и съща тръба. При още по-големи скорости картината внезапно и изненадващо се променя. Плавните линии изведнъж започват да се колебаят, да се извиват, да се смесват и, което е особено интересно, при внимателно проучване се оказва, че в потока възникват вихрови движения. Ламинарното подредено движение внезапно внезапно се превръща в безредно, с много сложна и мистериозна структура. Това турбулентно движение.

В този случай се променят всички свойства на потока, променя се зависимостта на съпротивлението на тръбата от дебита на водата, профилът на скоростта и цялата структура на потока. Но скоростта при самите стени на тръбата все още е нула.

На върха - ламинарен поток; отдолу е бурен поток.

Структурата на турбулентния поток, въпреки огромното му значение за съвременните технологии, остава загадка. Теорията е безсилна срещу изчисляването на турбулентния поток. Практиката трябва широко да използва опита, като изразява своите резултати под формата на емпирични формули. Трудностите при изчисляването на крило на самолет, формата на космическа ракета или турбина на електроцентрала биха били напълно непреодолими, ако забележителният английски учен Озбърн Рейнолдс (1883) не беше успял да реши един много важен въпрос, който веднага значително опрости решението много практически проблеми.

Кое е „бавно” и кое „бързо”!

В ежедневието сме свикнали да казваме: „много“ или „малко“, „горещо“ или „студено“, „бързо“ или „бавно“, без наистина да се замисляме какво е „много“ и какво „а малко” е. Къде свършва „бавното“ и започва „бързото“?

Науката не толерира такава несигурност. Представянето ни в предишните раздели на статията беше по същество неприемливо: да се каже, че при бавно движение потокът е ламинарен, а при бързо преминава в турбулентен, това е почти нищо за казване.

Каква е ползата, ако се знае, че структурата на кръвния поток в кръвоносните съдове е ламинарна, ако трябва да знаете как да изчислите водните линии за гигантска електроцентрала. В крайна сметка размерът на тръбите зависи от структурата на потока.

Именно на този труден и важен въпрос Рейнолдс намери чудесен отговор. След като направи огромен брой експерименти, той забеляза, че ако за различни тръби, с различни диаметри д,и за различни течности, с различен кинематичен вискозитет v, така че изберете стойността на средната скорост на потока ти,така че стойността u*d/v ,характеризиращ съотношението на инерционните и вискозните сили остава постоянно, тогава без значение какви са размерите на тръбите, естеството на потока във всички случаи ще бъде същото и цялата му структура, местоположението на линиите на потока ще бъде напълно сходно. Това съотношение е забележително и с това, че е безразмерно и стойността му не зависи от избора на система от единици. Не пропускайте да го проверите сами. На тази забележителна стойност е дадено името на автора. Нарича се Числото на Рейнолдси се означава с Re.

Турбулентният поток е много труден за рисуване. Никой художник не може да го изобрази. Но всеки може лесно да го види и дори не се нуждаете от цветни потоци или прозрачна тръба, за да направите това. Отворете малко крана за вода и погледнете изтичащия поток. Отначало е равномерен, гладък, безшумен, прозрачен, като стъклена пръчка - това е ламинарен поток вода от крана. Сега отворете напълно крана. Ако налягането е достатъчно, потокът ще се трансформира, ще стане мътен, ще стане неравен, ще започне да съска, повърхността му под въздействието на вътрешни вихрови движения ще се колебае бързо и силно и дори може да започне да се срутва. С увеличаване на скоростта сте преминали граничната стойност на числото на Рейнолдс и водната струя е станала турбулентна. Тази критична, гранична стойност на числото на Рейнолдс за потока в цилиндрични тръби е 2000-2400.

Вижте дима от комина - това е добър пример за турбулентно движение.

Водопровод, самолет, корабна турбина

Но значението на числото на Рейнолдс далеч не се ограничава само до способността да се определи естеството на потока в тръбата. Оказва се, че напълно подобни модели са характерни за всеки поток от вискозна непрекъсната среда: дори когато потокът течовев тръбата; и тогава, когато той тече наоколона пътя му има някакво неподвижно тяло; и, разбира се, кога тялото се движипрез неподвижна среда.

Ако скоростите са ниски, потокът плавно тече около тялото, срещано по пътя. Текущите линии го обикалят, без да се пресичат или изкривяват. Потокът е ламинарен. С увеличаване на скоростта естеството на потока внезапно се променя. На границата на потока, близо до повърхността на тялото, в граничния слой започват да се появяват вихри; те се отнасят от потока, сливат се заедно, образувайки турбулентна следа зад тялото. Образуването на тези вихри изразходва енергия и съпротивлението на тялото срещу потока се увеличава.

И най-забележителното в това е, че потокът на вискозна среда (вода, въздух, всеки газ, всяка течност) около всяко тяло се определя от точно същото число на Рейнолдс:

в който ф-все още е скоростта на потока, v- кинематичен вискозитет, a дв този случай той означава така наречения определящ размер на тялото. Без значение колко различни са две подобни тела едно от друго по размер, тяхното взаимодействие с потока на вискозна среда ще бъде напълно подобно, ако в съответствие с размерите стойностите на скоростта и вискозитета са избрани по такъв начин, че за да се осигури равенство на числата на Рейнолдс.

Няма нужда да се строи нов самолет в реален размер, за да се изследва поведението му по време на полет, достатъчно е да се направи малък подобен модел и да се тества в аеродинамичен тунел при същите числа на Рейнолдс.

Невъзможно е да се изгради гигантска електроцентрала на случаен принцип - възможните грешки ще струват твърде много. Но е възможно да се изгради точен модел на цялата система: коритото на реката, язовира, преливника и дори самата турбина. Със същите числа на Рейнолдс резултатите от тестовете ще покажат колко надеждно и рентабилно ще работи бъдещата електроцентрала.

Преди океански кораб да бъде положен в корабостроителницата, правилността на изчисленията на неговия корпус се проверява в експерименталенбасейн, тестване на точен малък модел. Резултатите от тестовете позволяват уверено и точно да се предвиди скоростта и ефективността на бъдещия кораб. Обхватът на приложение на законите на механиката на течностите и газовете в съвременната технология е безкраен и проблемите, които могат да бъдат решени с негова помощ, са безкрайни.

Изглежда, че турбина, кораб, язовир, самолет, нефтопроводи и водопроводи са напълно различни един от друг (могат да се дадат още много примери) и не е ли изненадващо, че науката дава възможност да се изучават и изчисляват използвайки едни и същи закони, опишете ги чрез подобни отношения. Вярно е, че уравненията на съвременната хидродинамика често се оказват толкова сложни, че въпреки че е възможно да бъдат съставени, те все още не могат да бъдат решени: съвременната математика често е безсилна пред сложността и трудността на тези уравнения.

Но още по-изненадващо е, че теорията за явленията, свързани с взаимодействието на магнитни полета и електрически токове, води до точно същите уравнения - електродинамика.Това е нещо, което трябва сериозно да се обмисли.

Защо крановете на газовите и водопроводните тръби са различни?

Но наистина, защо? На газовата тръба е монтиран обикновен пробков кран. Много е удобно. Достатъчно е да го завъртите на четвърт оборот и линията е надеждно блокирана. На водопроводните тръби има много по-сложни кранове, подредени по различен начин. Необходимо е да завъртите дръжката на крана за доста дълго време, така че неговият вътрешен вентил с винтова резба постепенно да затвори отвора за преминаване на вода. Няма начин да затворите такъв кран веднага.

Досега разглеждахме само стационарни потоци, тези, при които скоростта във всяка точка може да се счита за постоянна. Цялата картина на процеса и неговата теория ще бъдат много по-сложни, ако скоростта на потока се промени рязко.

Представете си, че имате обикновен газов кран, монтиран в края на водопроводна тръба във вашия дом. Сипате вода в чайника и спокойно завъртите крана... Воден поток (плътност p) с дължина може би стотици метри и голяма маса М,движещи се в тръба със значителна скорост v,имащ голям запас от енергия, равен на Mv 2 /2внезапно спря. Къде изчезна кинетичната му енергия? Тя не можеше да изчезне. Инхибираният поток може да извърши значителна работа поради него. И в този случай със сигурност ще го направи, и то как!

Работата е равна на произведението на силата и пътя. Но водата е почти несвиваема, тръбите са почти неразтегливи. Потокът внезапно спря. Разстоянието, което водата може да измине в тръба след спиране поради компресия, е незначително, близо до нула. Следователно неизбежно трябва да възникнат гигантски сили... и се случва неочаквана катастрофа: тръбите внезапно се спукват, фонтани от вода наводняват къщата.

Това не е измислена картина, а напълно реална картина. Това беше обичайно и причиняваше много проблеми, докато великият руски учен Н. Е. Жуковски, който създаде теорията за крилото на самолета, не разработи (1898 г.) количествена теория, прилагането на която спря всички бедствия, причинени от мистериозния хидравличен удар.

Теорията на Жуковски е много сложна, но води до прост резултат. За да изчислите големината на водния чук, трябва да знаете скоростта сразпространение на ударна вълна в течност. Когато потокът спре моментално, налягането в близост до клапана се увеличава с делта Р=Ро*спаскали.

Сега не е трудно да се разбере защо не са необходими сложни винтови вентили на газопроводите. Плътността на газа е ниска, свиваемостта е висока. Ако газовият поток внезапно спре, въпреки че може да настъпи повишаване на налягането, то ще бъде малко и безопасно.

Феноменът на водния удар е само частен пример за нестабилно движение на непрекъсната среда. Общата теория на тези процеси изисква отчитане на еластичните свойства на течност или газ. Става по-сложно, тъй като трябва да се вземе предвид работата на компресията.

Вихри

Но значението на тази забележителна област на науката, с която се запознахме само накратко, не се ограничава само до технологиите.

Много читатели вероятно ще се изненадат защо снимката на Земята, направена от съветската автоматична станция Зонд-7, е поставена в този том под статията „Как водата тече по тръбите“, а не под статията „Полет в космоса“. Разбира се, би било подходящо и там. Но погледнете по-отблизо тази прекрасна снимка. Не е ли отлична илюстрация на все още не напълно разбраните закони за възникването и развитието на вечните потоци в непрекъсната среда - в атмосферата на нашата красива планета? Вижте колко причудливи са формите на облачните потоци, носещи живот с дъжд и гръмотевични бури на целия живот на Земята. Вижте, където се намира нашата столица Москва, в момента, когато тази снимка на планетата беше направена от космоса, преминаваше гигантски вихър - циклон. Несъмнено това е добра илюстрация за статия, очертаваща началото на една удивителна наука - механиката на непрекъснатите среди.

Точно както във вискозен поток, където много високи градиенти на скорост възникват близо до повърхността на тялото, докато тече около него, внезапно се появяват вериги от вихрови движения, много подобни явления се случват в природата в грандиозен мащаб. Водовъртежи, торнадо в пустините и в морето, торнадо, шквалове, циклони и антициклони в атмосферата, онези чудовищни ​​вихри на Слънцето, които обикновено се наричат ​​просто петна, и може би дори спираловидни мъглявини в космоса - всички тези огромни и обширни области от явления в вселената, законите на която все още са далеч от познаването, са удивително съчетани с това, което наблюдаваме в тръба, през която тече вода. Всички те не могат да бъдат изследвани без прилагане на законите на хидродинамиката.

Верига от вихри в потока зад цилиндъра.

Възниква ново направление в хидродинамиката, което изучава законите, по които енергията на Слънцето, падащо върху нашата планета, се преобразува в енергия на турбулентно движение – преминава от малки вихри към по-големи и генерира гигантски вихри в земната атмосфера – циклони .

Физиците започват да разбират как се случва това. Механиката на глобалната обща циркулация на атмосферата е създадена с изненадващото и неразбираемо предположение за съществуването на отрицателен турбулентен вискозитет. Но все още никой не знае защо това се случва. Раждането на торнадото остава загадка.

Не си мислете, че за да се запознаете с вихровите движения, ще трябва да отидете в пустинята, да плавате в океаните или да отидете в астрономическа обсерватория. Това може да се направи много по-просто: разбъркайте супата в чиния, след движението на лъжицата ще се появят вихри; отворете канала във вашата вана и ще видите красива картина на образуването на вихрова дренажна фуния. Само не се опитвайте да се запознаете с вихровите водовъртежи, докато плувате в язовира.

Ненютонови течности

Всичко, което беше обсъдено досега в тази статия, се отнася за газове или течности с определен вискозитет. Но има огромен брой чудесни и важни течни системи, към които концепцията за вискозитет във формата, в която Нютон я е установил, просто не е приложима.

Буца сурова глина е твърда, запазва формата си, но при натоварване глината е пластична - тече. Желето върху плочата е еластично и следователно твърдо, но когато се деформира, става течно. Тестото твърдо ли е? Не. Течност? Също така не. какво е то И трябва да знаете това. В противен случай няма да можете да създавате добри машини за пекарни. Какви са свойствата на невтвърдения бетон? Какви са свойствата на сладкото, доматите, ябълковото пюре? Какви са свойствата на нашата кръв, разтвори на полимерни вещества, лубриканти, различни суспензии и емулсии, масло? Според какви закони петролът се движи под земята към сондаж? Според какви закони се транспортира по нефтопроводи на хиляди километри?

Всички тези важни въпроси, свързани с вещества с аномален вискозитет, със структурен вискозитет, с вещества, които обикновено се наричат ​​ненютонови, сега се решават от нова наука, частта от общата механика и физиката на континуума - реология,науката за пластичните свойства на материята, нейната течливост. Реологията контролира движението на кръвта в нашето тяло, работата на смазочните масла в лагерите на високоскоростните машини и образуването на скални слоеве в продължение на милиони години.

Бъдещи предизвикателства

От тази статия, разбира се, току-що научихте, че има голяма област от механиката - механика на континуума,изучаване на законите на движение в непрекъсната вискозна среда. В тази наука има много раздели: хидростатика, хидравлика, хидродинамика, аеродинамика, газова динамика, аерохидродинамика, реология... В тази наука има още много мистерии и загадки, много на пръв поглед прости въпроси не са разрешени в нея. Например, дори най-простият от тях, формулиран в заглавието на статията, все още не е напълно разрешен. Но в същото време тази наука помага за решаването на много трудни и важни проблеми на новите технологии в наши дни.

Вече се появяват нови, изключително важни проблеми, които изискват по-нататъшно развитие на механиката на континуума. Тяхното решение е абсолютно необходимо: ​​трябва да се създаде теория за потока от газ и течност около телата, в които протичат химични реакции. Това е необходимо за химията, за изчисляване и изграждане на химически реактори с огромна мощност; е необходима теория на потоците, в които възникват фазови трансформации. Без него е невъзможно изграждането на тежки, икономични парни турбини. Капки течна вода, кондензиращи от пара, могат да разрушат лопатките на турбината и да причинят катастрофа; теорията за излитане на космически кораб изисква разработването на методи за изчисляване на потоци, при които е възможна йонизация на газове и възникват гигантски температурни скокове, които разрушават повърхността на тялото.

Много е важно да можете да предсказвате времето точно и дълго време, а за това трябва да знаете по какви закони се извършва движението на въздушните маси в земната атмосфера и морските течения в океана. Науката е изправена пред мистерията за съществуването на удивителни процеси - голяма област от явления с отрицателен вискозитет. Те все още са далеч от изучаване и разгадани, но несъмнено подобни процеси играят важна роля в земната атмосфера и познаването им също е необходимо, за да се разбере как се формират спиралните галактики във Вселената.

Съвсем наскоро се роди нова област на науката - физика на плазмата -среда, състояща се от заредени частици, йонизиран газ (обикновено при висока температура). Примери за плазма: пламък, горещи газове, състояние на материята в звездите. Физиката на плазмата е теоретичната основа за решаване на проблема с контролирания термоядрен синтез. Пътят към решаването на този проблем е очертан в трудовете на изключителния съветски физик Л. А. Арцимович. Появява се нов клон на химията - плазмена химия,изучавайки досега недостъпни химически процеси при много високи температури, надхвърлящи десет хиляди Келвина.

Много важни, много интересни и много необходими явления възникват, когато плазмата е изложена на магнитни полета. По принцип става възможно директното преобразуване на химическата енергия от изгарянето на горивото в електричество с много висока ефективност.

Тези гигантски задачи изискват нови методи за изчисление. Вече се появява нова наука - магнитохидродинамикас огромни възможности, но и с много големи трудности. Тази красива, завладяваща, най-проста и най-сложна, най-стара и най-млада, най-обикновена и ежедневна и най-тайнствена и загадъчна наука – механиката на непрекъснатите среди – има много работа.

Това е глина!

В природата понякога се срещат абсолютно невероятни видове седиментни скали. В северната част на нашата страна и в Скандинавия са известни специални находища на глина. В нормалното си състояние тези твърди, издръжливи скали не се различават от добре познатите плътни глини. Но тези скали имат удивителна способност да променят свойствата си, когато структурата им е нарушена. При достатъчно силно механично въздействие тези сухи твърди скали внезапно преминават в течно състояние без ни най-малко добавяне на вода. Неочаквано възникнали огромни свлачища водят до катастрофални разрушения и загуба на живот. Това странно и все още недостатъчно проучено явление принадлежи към обширна област на новата наука - физическата и химическа механика, която е основана от забележителния съветски учен академик П. А. Ребиндер (виж статията "Забележителни явления на границата между телата").