
ベルヌーイの定理についての質問です。
ある速度で流体が管を移動してるとき、管が細くなったときに流速が上がると共に圧力が減少するというのはなんとなく理解できるのですが、一方でホースの先をつぶして勢いよく水を出すときは感覚的に「穴が細くなったから圧力が高くなって勢いよく出てるんだ」と考えてしまいます。
これは後者の場合は流速を圧力と混同しているだけで、水の圧力自体は狭められる前の地点の水より狭められたあとの地点の水のほうが下がっているのでしょうか?
それともそもそもこのような事例にベルヌーイの定理を当てはめること自体が間違っているのでしょうか?
A 回答 (5件)
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No.5
- 回答日時:
いえ、ベルヌーイ定理はなりたちますよ:
ホースの先をせばめる前後でそのせばめた部分の圧力は同じ大気圧です。
このとき、せばめた部分以外のホースの圧力は大気圧より高くなります。
これはホースのこの部分がせばめる前より若干ふくれてくるから
実感の通りです。
そのかわり、圧力が高くなる分流速が小さくなるので
ホースのせばめた部分とそれ以外の部分で
1/2ρv^2+pは等しいです。
だから流速の大きい部分が小さい部分より圧が下がるというのは
ここでも成り立っています。
No.3
- 回答日時:
ちなみに、この定理は
一筋の流れの中においてしか成立しませんよね
ゆえに、水流の流れの外にある大気の事を入れて考えると
途端にベルヌーイの定理は成り立たなくなると習いませんでしたか?

No.2
- 回答日時:
3つ同時に働いていると考えるのが妥当だろうね。
ホースから飛び出た途端、水は「直径∞」の管に突入する。
だから、原則に従えば速度は限りなくゼロになるはず。
そうならないのは、水道管から絶えず圧力が加えられているから。
その圧力は定数だから、管を細くすればベルヌーイの法則に従う。
また同時に滞留するからホース全体の圧力は増加する。
それと、慣性の法則。
No.1
- 回答日時:
ベルヌーイの定理って
流体におけるエネルギー保存の法則
っていうのが本来ですよね
単純化のために管を水平に配置して重力による位置エネルギーの変化を考慮しなくてよくしておくと
同じ流れのA地点とB地点において
Aでの流体の運動エネルギー+Aでの流体の圧力による仕事
=Bでの流体の運動エネルギー+Bでの流体の圧力による仕事
ですから、あなたが冒頭で示した通り
管が細いところでは 太いところに比べて運動エネルギーは増加
圧力は低下
ということですよね
で、次は
ma=F・・・ 運動方程式ですよね
力(圧力)が直で影響を与えるのは加速度であって
力は直接的には速度にかかわりを持ちませんよね(間接的には影響しますが)
ですんでホースの先の圧力が高かろうが低かろうが
既に流体が早い速度を持っているんだから
ホースの口の直近地点では
吹き出る流体が速い速度を持っている
という事ではないでしょうか・・・
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