流体力学初步
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液体和气体是一家
水和空气都会流动,统称流体。力学里的许多想法换个马甲就能用:流体有压强、有浮力、有守恒定律。
压强:深海的恐怖数字
液体内部的压强随深度增加,大约每下潜 10 米就多一个大气压。马里亚纳海沟深约 11000 米,底部压强约 1100 个大气压——相当于每平方厘米的面积上压着一吨多重物,指甲盖大小上就顶着一辆小汽车。所以深海潜水器要用十几厘米厚的钛合金球舱。
浮力:阿基米德的浴缸
浸在液体里的物体,受到的浮力等于它排开的那部分液体的重量。这就是万吨巨轮不沉的秘密:钢铁虽重,但空心的船体排开了巨量海水,浮力足以托起全部重量。传说阿基米德泡澡时悟出此理,喊着急欲分享——浮力定律也成了判断「王冠是否掺假」的工具。
伯努利:快的地方压强小
流速越大,压强越小。向两张平行悬挂的纸中间吹气,纸不但不分开,反而贴拢——中间气流快、压强小,外侧大气压把纸推到一起。飞机机翼上方气流快、压强小,下方压强大,形成向上的升力(完整的解释还要加上机翼把气流向下偏转的「反推」,两者都对)。
练一练:撕两张纸条竖直拿着,向中间吹气,观察它们是分开还是靠拢,用伯努利原理解释。
小纸条
做「吹纸条靠拢」实验,并再举出一个生活中伯努利原理的例子。
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