Трактат О давлении в потоке и давлении потока

Истина всегда проста; мир запредельно прост.


   Легенда об Эйлере и Бернулли

В одном из своих дружеских посланий к Леонарду Эйлеру (1707-1783) Даниил Бернулли (1700-1782) попросил того повторить простой опыт и принять участие в его объяснении. Это был опыт из наших учебников с двумя подвешенными параллельно бумажными листами.

Леонард Эйлер подул в пространство между листами... и увидел то, что он потом назовёт "Великим парадоксом". Суть в том, что бумажные листы не разлетелись в разные стороны,  а прогнулись и сблизились.   Чем сильнее дул Эйлер, тем больше сближались листы.

Но давление в потоке выдуваемого из лёгких воздуха не может быть меньше атмосферного, а любой поток всегда стремится к расширению!.. Но листы показывают, что может, ведь только давление неподвижного воздуха на внешние стороны листов, ставшее больше давления в потоке между листами, приталкивает листы друг к другу.  Невероятно, но факт! А факты нельзя ни игнорировать, ни отвергать, с фактами нужно работать.

Из тесной переписки Бернулли и Эйлера и возникло то, что мы знаем и называем  "Тривиальным законом Бернулли". Это "Чем больше скорость потока, тем меньше давление в нём".  Причём этот закон потоков первыми озвучили и обматематили те, кто даже не отличали "давление в потоке" от "давление потока", считая это одним и тем же. Истинная простота - это как раз то, что впервые даётся познанию людей труднее всего, будь ты хоть Эйлер, хоть Бернулли.

А если бы отличали, то, возможно, сформулировали бы такой тривиальный закон: "Давление потока на параллельную ему поверхность или стенки трубы всегда тем меньше давления в самом потоке, чем больше скорость потока; а давление потока на поперечную поверхность всегда тем больше давления в самом потоке, чем больше скорость потока". 

Сформулировали... и тут же объяснили бы все опыты к теме "Закон Бернулли" и, возможно, аэродинамику совершенно плоского крыла стрекозы, например. Причём объяснили бы понятно даже детям. И не стрелялись бы наши студенты от той математической галиматьи, что им предлагают учебники и профессора.

Почему давление потока на параллельную ему поверхность всегда меньше давления в самом потоке?  Мы ответим на этот вопрос, не написав ни одной формулы и, значит, ни разу не соврав.


    Трактат "О давлении в потоке и давлении потока"

Аксиома 1. Все жидкости и газы на Земле имеют вес и находятся под давлением веса собственных и всех выше расположенных слоёв равноудаленных частиц (Архимед).

Лемма 1. Давление в любой точке водоёма или атмосферы равно напряжению взаимного отталкивания равноудаленных вибрирующих частиц в этой точке, которое равно весу всех частиц, расположенных над данной точкой.

Теорема 1. Давление в ламинарном (однородном) потоке представляет собой то же самое, что и в неподвижных жидкостях и в газах, то есть напряжение взаимного отталкивания равноудаленных частиц.

Аксиома 2. Любой поток жидкости или газа всегда движется в сторону меньшего давления и всегда стремится к расширению. При этом чем больше перепад давления, тем больше здесь и скорость потока.

Лемма 2. Давление потока на параллельную потоку поверхность или стенки трубы всегда тем меньше давления в самом потоке, чем больше скорость потока; а давление потока на поперечную поверхность всегда тем больше давления в самом потоке, чем больше скорость потока.

Теорема 2.  Давление потока на параллельную ему поверхность всегда меньше давления в самом потоке по причине возникновения хаоса (бепорядка) в пограничном слое ламинарного потока. При этом чем больше скорость потока, тем больше хаос.

Теорема 3. Существенная подъёмная сила возникает и при нулевом угле атаки совершенно плоского крыла (или "беспрофиля"), если его верхняя поверхность испещрена мельчайшими неровностями, а нижняя - совершенно гладкая и блестящая.

Эту истину знает и применяет сама Природа со времён летающих ящеров и первых летающих насекомых. Посмотрите на крыло любой птицы: сверху оно бархатистое, а снизу - плотное и блестящие. Посмотрите на крыло стрекозы, и вы увидите радужную дисперсию солнечного света на мельчайших неровностях на верхней поверхности крыла. Плоское крыло любой бабочки сверху покрыто мельчайшими чешуйками, а на нижней стороне их нет. И даже современный "Боинг" сверху матовый, а снизу - зеркальный. Это позволяет самолёту лететь горизонтально на меньшем угле атаки, а, значит, с меньшим лобовым сопротивлением, экономия до 7 процентов топлива.


Примечания.  Очень высокое давление создаёт самоорганизованная плазма, состоящая из равноудаленных частиц и способная разорвать не только стальную оболочку снаряда, но и монолитные скалы. Однако, пожалуй, сопоставимое с ней давление создаёт и простая вода при её кристаллизации, то есть при замерзании. Но очень высокое давление может создать даже клин из сухой древесины при набухании от смачивания водой. В этих примерах нет кинетической энергии хаотических частиц, а есть лишь способность вибрирующих частиц к движению взаимного отталкивания.  Несжимаемость жидкостей и несжимаемость газов до состояния жидкостей простым сжатием говорит о хорошей способности их молекул к такому движению.

Единственным веществом с хаотическим движением частиц является неорганизованная плазма. Пример такой плазмы - солнечная корона, а также "плазменный кокон", окружающий гиперзвуковую ракету и в каждой точке траектории ракеты существующий лишь мгновение. В момент подрыва снаряда сначала образуется неорганизованная, а разрывает оболочку снаряда уже самоорганизованная плазма.

Явления "мгновенной самоорганизации высокотемпературной плазмы, находящейся в замкнутом объёме или под обжимающим действием электромагнитных полей"  нет в ваших учебниках. И нет по простой причине: появится это явление - значит, исчезнет "самая успешная математическая теория ХХ века", то есть кинетическая теория теплоты и давления, а вместе с ней и вся математическая физика.

Об этом мечтал Ломоносов, ведь физика для него - это наука на атомном уровне понимать причинности интересующих её явлений. А также он был убеждён в том, что всё действительно существующее в реальном мире и правильно понятое можно объяснить простым русским языком даже детям.