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 11^ο τεύχος του περιοδικού «Φυσικές Επιστήμες στην Εκπαίδευση».