Kaj je Bernoullijev učinek?

Bernoullijev učinek ali Bernoullijev princip ali Bernoullijev zakon je izjava o razmerju med hitrostjo pretoka in tlakom v fluidnem sistemu; v bistvu, ko se hitrost vodoravnega toka skozi tekočino poveča, se tlak zmanjša. Ta učinek in načelo, ki to formalno navaja, je odkril priznani matematik Daniel Bernoulli, ki je prvič objavil njegovo formulacijo leta 1738. Ker se beseda “tekočina” v fiziki nanaša na obnašanje tako tekočin kot plinov, kot je zrak, Bernoullijev učinek lahko opazimo tako v hidrodinamičnih ali tekočih sistemih kot tudi v aerodinamičnih ali plinastih sistemih.

Pogost primer, ki se uporablja za razlago Bernoullijevega učinka, je pretok tekočine skozi cev. Če se tekočina enakomerno giblje skozi cev, sta edini sili, ki delujeta na tekočino, njena lastna teža in tlak same tekočine. Zdaj, če se cev zoži, mora tekočina pospešiti, ker enaka količina tekočine potuje skozi manjši prostor. Če pa se tekočina giblje enakomerno in se teža ni spremenila, je edini način, kako se tekočina premika hitreje, če je tlak za tekočino večji od tlaka spredaj. Tako se mora tlak zmanjšati z naraščanjem hitrosti.

Ker se zrak lahko šteje za tekočino (v fiziki se vse, kar teče, šteje za tekočino), se Bernoullijev učinek pogosto uporablja pri modeliranju aerodinamičnih sistemov. Dirkalniki uporabljajo Bernoullijev učinek, da jim pomagajo pri visokih hitrostih; z uporabo repne lamele, ki je nagnjena tako, da je zračni tlak nad plavutjo višji kot spodaj, avto v bistvu zadrži atmosferski tlak. To ohranja avto na cesti, saj negira “drift”, vozniku pa omogoča večji nadzor in varnost. Letala uporabljajo Bernoullijev učinek na nasproten način, da pomagajo ustvariti dvig. Druge pogoste uporabe Bernoullijevega učinka v resničnem svetu vključujejo uplinjače, ki uporabljajo učinek za sesanje in mešanje zraka in goriva, in jadrnice, ki lahko ustvarijo pogonsko silo tako iz vetra kot zaradi razlike tlaka, ki jo opisuje Bernoullijevo načelo.

Čeprav obstajajo različne formulacije Bernoullijeve enačbe, ki je formalna matematična izjava principa, je Bernoullijev učinek mogoče opaziti v vsaki vrsti sistema, ki ga formulacije opisujejo. Vsaka formulacija opisuje drugačen niz lastnosti tekočine – nestisljiv tok, nestabilen potencialni tok in tako naprej –, vendar je Bernoullijev učinek na splošno opazen v vsakem sistemu. Vendar pa obstajajo nekateri primeri, ko je načelo neveljavno, in v teh primerih je tudi učinek.