Знания в области гидродинамики

Если ваша рука полностью закроет отверстие, он не прольёт ни капли или будет капать лишь немного. При постоянном давлении воды изменение площади сечения приводит к увеличению скорости потока. Когда кран закрыт плотно, потери воды через него становятся значительными; при этом скорость потока снижается. Если кран полностью закрыть, поток воды вообще прекращается. Ваша рука лишь немного меняет площадь поперечного сечения, поэтому влияние на давление не так уж велико.

Попробуйте объяснить, в чем заключаются недостатки; давайте обсудим это: предположим, что площадь выхода воды из крана равна A, а площадь прохождения воды в месте регулировки на кране — B. В зависимости от степени открытия крана площадь прохода воздуха у ручки находится между нулем и B. Предположим, что при закрытии крана рукой площадь его выходного отверстия равна C, а скорость потока — Q. Тогда скорость потока на выходе будет равна Q/C. Когда кран настроен так, что площадь прохода воды у ручки составляет C, а скорость потока — Q, и при этом кран не заблокирован рукой, то вода вытекает через отверстие выхода крана с площадью A (в случае, когда скорость потока настолько мала, что он не может заполнить всю трубу, ситуация становится другой). В этом случае скорость потока у выхода равна Q/A. Поскольку при затыкании открытого крана рукой фактическая площадь выхода воды C значительно меньше, чем A, то отношение Q/C гораздо больше, чем Q/A. Другими словами, при затыкании открытого крана рукой (но не полностью) скорость потока воды будет очень высокой. Когда рукой закрывают кран в любом положении, поток воды снижается. Однако поскольку площадь прохождения потока уменьшается ещё больше, скорость потока увеличивается. Когда открывается кран, из-за увеличения фактической площади прохождения потока в области ручки сопротивление снижается, что приводит к увеличению скорости потока. При этом площадь выходного отверстия крана остается неизменной, поэтому скорость потока у выхода увеличивается.