Λανθασμένες εφαρμογές του νόμου του Bernoulli.

Αγαπητοί συνάδελφοι γεια σας

Περίπου πριν 4 χρόνια (01/12/2015) είχαμε μια ενδιαφέρουσα συζήτηση για λανθασμένες ερμηνείες φαινομένων με τη χρήση του Νόμου του Bernoulli. Θυμίζω ότι αυτή η συζήτηση οδήγησε τελικά στην αφαίρεση κάποιων παραγράφων από το σχολικό βιβλίο. Από τη δική μου μεριά η ενασχόλησή μου με το θέμα, προσωρινά, τελείωσε με τη δημοσίευση (σε συνεργασία με τον Γιώργο τον Πριμεράκη) το Μάρτιο του 2018 άρθρου με τίτλο Flawed Applications of  Bernoulli’s Principle στο περιοδικό The Physics Teacher.

Το άρθρο αυτό μεταφρασμένο στη γλώσσα μας μπορείτε να το διαβάζεται εδώ.

Πολλά φαινόμενα όπως π.χ.:

  • η αρπαγή της στέγης από ισχυρό άνεμο,
  • το μπαλάκι του πινγκ – πονγκ που δεμένο κατακόρυφα από μια κλωστή έλκεται από τη φλέβα του νερού της βρύσης,
  • ο κίνδυνος να συγκρουστούν δυο πλοία που κινούνται παράλληλα,
  • το μπαλάκι του πινγκ – πονγκ που αιωρείται στο ρεύμα αέρα που δημιουργείται από πιστολάκι στεγνώματος μαλλιών,
  • η άνοδος του νερού (και ο ψεκασμός μερικές φορές) σε κατακόρυφο καλαμάκι (το ένα άκρο του οποίου είναι βυθισμένο σε ποτήρι με νερό) όταν φυσάμε με οριζόντιο καλαμάκι πάνω από το ελεύθερο άκρο του,
  • η προσέγγιση δυο αιωρουμένων μήλων όταν φυσάμε ανάμεσά τους, και
  • η άντωση στο φτερό του αεροπλάνου

εξηγούνται (ευρέως εξαπλωμένη εξήγηση) συνήθως  με τον ισχυρισμό ότι η υψηλότερη ταχύτητα του αέρα σε μια συγκεκριμένη περιοχή ροής προκαλεί στην περιοχή αυτή την πτώση της πίεσης, σύμφωνα με την εξίσωση του Bernoulli.

Σε αυτό το άρθρο προσπαθούμε να αποδείξουμε ότι αυτή η εξήγηση είναι λανθασμένη και ότι η παρατηρούμενη υποπίεση δημιουργείται μέσω μιας σειράς 3 αιτιακών βημάτων:

  1. Η ροή του αέρα, όταν εμποδίζεται από ένα εμπόδιο, αναγκάζεται να καμπυλώνει και να κινείται κατά μήκος της επιφάνειας του εμποδίου, λόγω του ιξώδους του αέρα (φαινόμενο Coanda).
  2. Η απόκλιση του ρεύματος αέρα κατά μήκος του εμποδίου προκαλεί βαθμίδα υποπίεσης τόσο ακτινικά όσο και κατά μήκος της κατεύθυνσης της κίνησης.
  3. Λόγω αυτής της υποπίεσης στη συνέχεια η ροή επιταχύνεται προς την περιοχή της χαμηλής πίεσης, οδηγώντας στην παρατηρούμενη καμπυλότητα των γραμμών ροής και στην υψηλότερη ταχύτητα ροής.

Συμπερασματικά, η παρατηρούμενη υψηλότερη ροή ταχύτητας είναι το αποτέλεσμα της χαμηλότερης πίεσης και όχι η αιτίας της.

Προγενέστερη μορφή του άρθρου (χωρίς τα τρία αιτιακά βήματα) είχε δημοσιευτεί στο 11ο τεύχος του περιοδικού «Φυσικές Επιστήμες στην Εκπαίδευση».

(Visited 1,180 times, 1 visits today)
Subscribe
Ειδοποίηση για
12 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Διονύσης Μάργαρης
Admin
1 έτος πριν

Καλημέρα Παναγιώτη.

Χαίρομαι που σε βλέπω ξανά στην παρέα μας.

Την παλιότερη θέση σου, που είχαμε συζητήσει, την θυμάμαι, αλλά βλέπω να την προχώρησες και να την οργάνωσες σε paper!

Συγχαρητήρια για όλη την εργασία και ένα μεγάλο ευχαριστώ που την μοιράζεσαι και μαζί μας.

Να είσαι πάντα καλά και πάντα έτοιμος να προσφέρεις (η συνταξιοδότηση δεν ανακόπτει τη δημιουργία…)!

Αποστόλης Παπάζογλου
Editor

Καλημέρα Δάσκαλε. Οι τότε συζητήσεις με είχαν βοηθήσει πολύ, στο να ξεκαθαρίσω τι γίνεται με τα εν λόγω φαινόμενα. Ευχαριστούμε για την οργανωμένη παρουσίαση!

Γιάννης Κυριακόπουλος
Editor

Συγχαρητήρια και από εμένα.

Το καλό είναι ότι αυτά τότε προκάλεσαν τις εξαιρέσεις θεμάτων των ρευστών.

Βαγγέλης Κουντούρης

Καλώς τον!

 

Παντελεήμων Παπαδάκης
Editor

Όταν με σαφείς κουβέντες και πειραματικές επιδείξεις και αποδείξεις απορρίπτεται μια  κυκλοφορούσα άποψη και ερμηνεύεται κλιμακωτά το φαινόμενο, αμφιβολία στη συνοχή του όλου συλλογισμού δεν χωρεί για τη δημιουργία ερωτηματικών και  οφείλουμε τις ευχαριστίες μας στον καθηγητή και τον συνεργάτη του .

Να είστε πάντα καλά.

Ανδρέας Ριζόπουλος
Editor

Κύριε Κουμαρά, σας ευχαριστούμε για το άρθρο και την καίρια τότε παρέμβαση, σε ένα θέμα που θα διδάσκαμε λανθασμένα στους μαθητές μας. Και ήταν από τις φορές που "κάποιοι άκουσαν" και αφαίρεσαν το συγκεκριμένο κομμάτι από την ύλη. Να είστε πάντα καλά.

Αρης Αλεβίζος
Editor
1 έτος πριν

Απόστρατος (διοικητικά)  αλλά όχι απόμαχος (επί της ουσίας) Παναγιώτη.

Το  "Διδάσκοντας  Φυσική αύριο"  το συμβουλεύομαι και προβληματίζομαι πάνω στις προτάσεις του συχνά.

Να είσαι πάντα καλά.

Στάθης Λεβέτας
Editor
1 έτος πριν

Καλησπέρα κ. Κουμαρά. Να δώσω και εγώ τα συγχαρητήριά μου για το αξιόλογο άρθρο που δημοσιεύσατε (μαζί με τον κ. Πριμεράκη) και το οποίο μοιραστήκατε μαζί μας. Είναι πολύ καλό το να ξεκαθαρίζονται οι λανθασμένες χρήσεις της εξίσωσης Bernoulli από όλους μας, και σε αυτό το άρθρο βοηθά πολύ. 

Το σημαντικό είναι κατά την γνώμη να κατανοηθεί ότι σε ένα ομοιόμορφο οριζόντιο ρεύμα αέρα, η πίεση είναι ίση με την ατμοσφαιρική, όπως εύστοχα αναδεικνύετε. 

Ένα δεύτερο σημείο στο οποίο θα ήθελα να σταθώ και το οποίο συχνά προτείνεται ως πιθανή (κατά την γνώμη μου λανθασμένη) εξήγηση, είναι το κατά πόσο η πτητική ικανότητα αεροτομών σε ρεύμα αέρα εξηγείται από το σχήμα τους. Αν πρέπει δηλαδή η άνω επιφάνεια της αεροτομής να εμφανίζει καμπύλη ενώ η κάτω να είναι επίπεδη, ώστε να καμπυλωθούν οι άνω ρευματικές γραμμές και να εμφανιστεί διαφορά πίεσης. Μία προσπάθεια εξήγησης σε αυτήν την λογική, δεν εξηγεί το γιατί παρατηρείται ανύψωση σε επίπεδες αεροτομές και το γιατί αεροπλάνα με καμπύλες αεροτομές πετούν ανάποδα. 

Χρήστος Αγριόδημας
Editor

Κύριε Κουμαρά καλησπέρα

Έχω κατεβάσει το άρθρο για μελέτη. Σημαντική η προσφορά σας όπως είπαν και παραπάνω οι συνάδελφοι σχετικά με την παρέμβαση σας στα ρευστά.

Σχετικά πρόσφατα είδα στο τελευταίο βιβλίο σας ένα απόσπασμα σχετικό με κάτι που ετοιμάζω εδώ και καιρό και βοηθήθηκα αρκετά.