Энергия вдоль линии тока
Для установившегося течения идеальной несжимаемой среды уравнение Бернулли связывает статическое давление, скорость и высоту вдоль одной линии тока. Если высота не меняется, участок с большей скоростью может иметь меньшее статическое давление. Это не отдельная сила, а форма закона сохранения механической энергии для потока при заданных условиях.
Статическое и динамическое давление
Статическое давление действует на поверхность независимо от её ориентации. Динамическая часть связана со скоростью потока и показывает запас кинетической энергии единицы объёма. При торможении струи часть этой энергии может перейти в рост давления. Поэтому результат зависит от того, где и как измерять давление относительно струи и препятствия.
Почему быстрая струя не объясняет всё
Свободная струя смешивается с окружающим воздухом, изгибается, теряет скорость и создаёт вихри. Между разными линиями тока простая запись Бернулли может быть неприменима без дополнительного анализа. Вязкость и нестационарность особенно важны рядом с краями монеты и в момент её отрыва от поверхности.
Как использовать принцип аккуратно
Бернулли помогает понять, почему изменение скорости связано с распределением давления, но конкретную подъёмную силу находят по давлению на всей поверхности или по изменению импульса воздуха. Для опыта с монетой разумно говорить о совокупности разности давлений, формы струи и контакта со столом, а не приписывать весь прыжок одной короткой формуле.
Видео опыта
Исходный эксперимент и его ход можно посмотреть в ролике канала «Наука в Действии».