KWALIFIKACJA ELE11 - TEST WIEDZY NR 1

PYTANIE NR 9.
Rozważ turbiny wiatrowe, które są często wykorzystywane w energetyce odnawialnej. Zgodnie z prawem Bernoulliego, które z poniższych stwierdzeń jest prawdziwe?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Prawo Bernoulliego opisuje, że w ustalonym przepływie (w przybliżeniu nieściśliwym) wzrost prędkości strumienia wiąże się ze spadkiem ciśnienia statycznego. Dlatego przy większej prędkości wiatru w obszarze przyspieszonego przepływu wokół łopaty obserwuje się niższe ciśnienie niż w obszarach wolniejszego przepływu.

Pełne wyjaśnienie:

W najprostszym ujęciu prawo Bernoulliego mówi, że wzdłuż tej samej linii prądu dla przepływu ustalonego (a często w zadaniach egzaminacyjnych także w przybliżeniu nieściśliwego i z pominięciem strat) suma składowych energii jest stała. Oznacza to, że gdy rośnie prędkość przepływu, zwiększa się udział energii kinetycznej strumienia, a żeby bilans energii się zgadzał, maleje ciśnienie statyczne.

Dlatego zdanie: "Im większa prędkość wiatru, tym mniejsze ciśnienie powietrza na łopatkach turbiny" jest zgodne z jakościową interpretacją Bernoulliego: w obszarach, gdzie powietrze przyspiesza (np. wokół profilu łopaty), obserwuje się obniżenie ciśnienia statycznego względem obszarów o mniejszej prędkości przepływu.

Pozostałe stwierdzenia są niepoprawne z następujących powodów:

  • "Im mniejsza prędkość wiatru, tym większe ciśnienie…" odwraca zależność i wprost przeczy typowemu wnioskowi z Bernoulliego dla porównania dwóch miejsc w tym samym strumieniu (większa prędkość → niższe ciśnienie statyczne).
  • "Prędkość wiatru nie wpływa na ciśnienie…" jest sprzeczne z ideą zamiany energii między składową kinetyczną i ciśnieniową; właśnie ta zależność jest kluczową treścią prawa Bernoulliego.
  • "Ciśnienie … jest stałe i niezależne od prędkości" również ignoruje podstawowy mechanizm: lokalne różnice prędkości przepływu skutkują lokalnymi różnicami ciśnienia statycznego.

W kontekście turbin wiatrowych warto pamiętać, że rzeczywisty przepływ jest bardziej złożony (ściśliwość przy większych prędkościach, straty lepkości, turbulencja, warstwa przyścienna). Na poziomie egzaminu zawodowego pytanie dotyczy jednak zależności jakościowej: większa prędkość przepływu wiąże się z niższym ciśnieniem statycznym w porównywanym obszarze przepływu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To zasada mówiąca, że wzdłuż tej samej linii prądu w przepływie ustalonym (zwykle przyjmowanym jako nieściśliwy i bez strat) suma: ciśnienia statycznego, składowej związanej z prędkością oraz składowej wysokości jest stała. W praktyce: większa prędkość przepływu zwykle oznacza niższe ciśnienie statyczne.
Wynika to z bilansu energii strumienia: gdy płyn przyspiesza, rośnie jego energia kinetyczna. Jeśli pomijamy straty, energia "musi skądś się wziąć", więc spada część energii związana z ciśnieniem statycznym. To jest właśnie najczęściej sprawdzany wniosek jakościowy z równania Bernoulliego.
Łopata działa jak profil aerodynamiczny: po jednej stronie przepływ może się lokalnie przyspieszać, a po drugiej zwalniać. Różnica prędkości powoduje różnicę ciśnienia statycznego, a ta różnica generuje siłę aerodynamiczną. W turbinie jej składowa napędza wirnik i umożliwia wytwarzanie mocy.
Działa jako przybliżenie. W rzeczywistych warunkach występują straty lepkości, turbulencja, a przy większych prędkościach także ściśliwość powietrza. Mimo to w wielu zadaniach egzaminacyjnych i analizach wstępnych stosuje się Bernoulliego do opisu zależności jakościowych między prędkością a ciśnieniem statycznym.
Ciśnienie statyczne to "zwykłe" ciśnienie termodynamiczne działające na ścianki, mierzone np. króćcem prostopadłym do przepływu. Ciśnienie dynamiczne jest związane z ruchem i zależy od prędkości (w uproszczeniu rośnie z kwadratem prędkości). W Bernoullim ich suma (z innymi składnikami) tworzy bilans energii.
Łatwo o błąd, jeśli nie rozróżnia się ciśnienia statycznego od "odczuwanego" parcia strumienia. W pytaniach o Bernoulliego chodzi zwykle o ciśnienie statyczne: tam, gdzie prędkość przepływu jest większa, ciśnienie statyczne jest mniejsze (przy typowych założeniach modelowych).
Najczęstsze są: (1) odwrócenie zależności i wybór "większa prędkość = większe ciśnienie", (2) pomylenie ciśnienia statycznego z całkowitym, (3) ignorowanie tego, że porównuje się punkty w tym samym strumieniu przepływu, (4) traktowanie prawa Bernoulliego jako "zawsze prawdziwego" bez założeń.
Gdy przepływ jest silnie lepki, występują duże straty (np. w długich przewodach, na zwężkach z dużymi oporami), przepływ jest silnie turbulentny lub nieustalony, albo gdy ściśliwość ma istotny wpływ. Wtedy do opisu trzeba dodać straty energii lub stosować modele bardziej zaawansowane.
Warto ćwiczyć dwa poziomy: (1) zależność jakościową: większa prędkość przepływu → niższe ciśnienie statyczne, (2) proste zadania liczbowe z równania energii (z pominięciem strat lub z dodaniem strat liniowych). Pomaga też rozumienie zastosowań w kanałach, wentylacji i aerodynamice łopat.
Bo prawo Bernoulliego opisuje właśnie wymianę energii między składową ciśnienia i składową prędkości. Gdy prędkość w różnych miejscach przepływu się zmienia (a wokół łopaty zwykle tak jest), ciśnienie statyczne również się zmienia. Stałe ciśnienie byłoby możliwe tylko w szczególnych, nieadekwatnych uproszczeniach.
info

Około 61% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że prawo Bernoulliego opisuje, że w ustalonym przepływie (w przybliżeniu nieściśliwym) wzrost prędkości strumienia wiąże się ze spadkiem ciśnienia statycznego.

Źródła:

  • NASA Glenn Research Center, "Bernoulli's Principle" (www.grc.nasa.gov) – https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/bern.html (dostęp: 2026-03-05)
  • Encyclopaedia Britannica, "Bernoulli’s theorem" – https://www.britannica.com/science/Bernoullis-theorem (dostęp: 2026-03-05)
  • Çengel Y.A., Cimbala J.M., "Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications", rozdziały o równaniu Bernoulliego i energii w przepływie, McGraw-Hill Education (wydanie zależne od publikacji)

Materiały:

  • Podręczniki z mechaniki płynów dla kierunków technicznych (dział: równanie Bernoulliego)
  • Materiały dydaktyczne z aerodynamiki profilu (łopaty turbiny jako profil aerodynamiczny)
  • Ćwiczenia rachunkowe z równania Bernoulliego (zależności jakościowe i ilościowe)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego