Почему струя воды вверху равна диаметру трубы, а книзу становится значительно уже?

Начать надо с того, что в физике есть такое понятие, как свободное падение – это движение предмета вниз под действием притяжения (гравитации).

Ученый Исаак Ньютон, обратил внимание на то, что если на предмет подействует какая-то сила, то это предмет получает ускорение, т.е. начинает двигаться быстрее.

Теперь, если сложить оба эти открытия, то получится третье: ускорение свободного падения – это увеличение в скорости, с которым движется предмет, когда на него действует только сила тяжести. 

Получается, если ты, выглянув из окна, нечаянно уронишь телефон, то он, во-первых, обязательно полетит вниз поскольку на Земле все притягивается к поверхности планеты, а, во-вторых, по мере того, как телефон будет пролетать каждый этаж вниз, он будет набирать скорость и будет падать все быстрее.

Телефон твердый, поэтому никаких изменений в его внешнем виде заметить невозможно. Другое дело вода; она жидкая.

На воду, как и на парашютиста, выпрыгнувшего из самолёта, как и на камень, выброшенный из окна, как и на телефон, выскользнувший из рук на бетон, действует сила притяжения Земли или сила тяжести. Сила притяжения или гравитация, как ее еще называют, действует абсолютно на все объекты, находящиеся на Земле. Без этого ни то, что все люди, животные, насекомые и птицы улетели бы в космос, но и деревья с цветами, нам не удалось бы построить ни одного дома, не было бы транспорта.

А что же вода в кране? Для наглядности давайте сначала посмотрим на подкапывающий кран. Капли с него срываются через один и тот же промежуток времени. Например, один раз в секунду. Если кран довольно высоко от земли, то мы сможем наблюдать одновременно несколько летящих одна за другой капель. При этом картина будет следующей: за вторую секунду капля пролетает расстояние больше, чем за первую, а за третью больше, чем за вторую. Получается, что расстояние между первой и второй каплей постепенно будет увеличиваться.

А когда таких капель много — они объединены в струю воды, вода течет непрерывно, поэтому в любой момент времени в любой части потока протекает один и тот же объем воды. Но, учитывая, что внизу скорость потока гораздо больше, а объем воды поступает из крана такой же, струя становится уже.

В заключении следует отметить, что, если в ходе эксперимента поместить кран на несколько метров над полом, а поток воды сделать не большим, то можно заметить, что, когда поток воды сузится до пары миллиметров в толщину, то он превратиться в отдельно летящие капли. Тот, кто учил физику, знает, что происходит это под действием сил поверхностного натяжения струя, из-за чего поток воды начнет рваться на отдельные капли.