Решение на момент правки #14732 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

4.3.11∗. Во сколько раз увеличится сброс воды через широкую плотину, если высота уровня воды над кромкой возрастает в два раза?

К задаче $4.3.11$
К задаче

Решение

Считаем поток воды установившимся. Воду считаем идеальной жидкостью. Давление на свободной поверхности — атмосферное. Обозначим ширину плотины .

Рассмотрим две точки на одной линии тока:

точка 1 — внутри объёма воды до водослива, на глубине под свободной поверхностью. Для этой точки давление атм, скорость можна считать почти нулевой (находимся далеко от места сброса воды);

точка 2 - на выходе линии тока в воздух. Для этой точки давление атм, скорость - .

Запишем уравнение Бернулли для данной линии тока воды:

атматм

Сброс воды это величина, которая характеризует, сколько воды проходит через площадку за единицу времени. По определению:

Проинтегрируем по высоте уровня воды от 0 до :

Если высота уровня воды увеличится в 2 раза, то новый расход будет:

Отношение расходов:

Ответ

Размеры продольного сечения струи увеличатся в 2 раза. Скорость подобных участков в струе увеличится в раз. Поэтому сброс увеличится в раза.