Очень часто эффект Вентури описывают в энциклопедических терминах: поток воздуха, большое сечение трубы, малое, зона пониженного давления, повышенного и т.д. Описания эти всегда точные, но не всегда понятные. Чтобы это исправить, объясним здесь эффект Вентури механистически.
Итак, представим себе трубу диаметром 10 см. У трубы сужение-перешеек диаметром 5 см. По трубе пускаем фиксированный поток воздуха. Теперь, если мы измерим давление в широкой части трубы и узкой, то обнаружим, что в первой оно выше, а во второй – ниже. Вот и весь эффект Вентури.
Что там в трубе происходит и куда девается давление?
Что такое поток воздуха? Берем сколько-то молекул газов: азота, кислорода и т.д., и гоним их через заданное сечение (трубу) с заданной скоростью. Молекулы летят по трубе от начала к концу, попутно ударяясь о стенки трубы. Эти удары о стенки и есть давление, о котором идет речь.
Теперь представим себе, что труба сужается. Тогда сечение, по которому шел наш поток воздуха, уменьшается. А мы как гнали воздух, так и гоним, все при тех же параметрах. Что произойдет с потоком в узком месте трубы? Подпираемый все новыми порциями воздуха, он вынужден будет увеличить скорость.
Молекулы газов физически будут быстрее пролетать от начала к концу узкого места трубы. Движение вдоль оси трубы становится еще более приоритетным и выраженным, чем раньше. А значит, удары молекул в стенки трубы станут как бы все меньше в лоб, и все больше по касательной, теряя перпендикулярную составляющую импульса, т.е. давление на зауженном участке падает.
Такое поведение газа (или жидкости) – единственный для него способ адаптироваться к изменившейся геометрии сосуда и неизменным параметрам работы его источника.
Этот эффект был открыт итальянским физиком Джованни Вентури во второй половине 18-го века.
По сей день он учитывается и применяется во множестве технологических процессов. Например, кузов гоночной машины оснащен элементами, которые направляют поток встречного воздуха в дорожный просвет как раз для того, чтобы реализовать там эффект Вентури, создать область пониженного давления под машиной и повысить ее устойчивость на трассе.