我们一起学科学之无处不在的伯努利

我们一起学科学     发布时间:2020/6/5 10:11:53     访问量:

1978年邓小平首次提出科学技术是第一生产力,环顾四周,生活中的科学无处不在,它每时每刻都在影响改变我们的生活。从小到随身携带的手机、电脑,大到飞机、火箭的运用,我们无时无刻不在享受科技带给我们的便捷,这其中就包括伯努利原理。什么是伯努利原理?它在我们的生活中又扮演什么样的角色?通过下面的故事你会有所了解。

1912年秋天,世界上最大远洋轮“奥林匹克”正在大海上航行。当时有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号在距离它100米处疾驶,两艘船似乎在比赛,彼此靠得比较近,平行着驶向前方。突然,“豪克”像不受控制似的向“奥林匹克”号撞去。最后,“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上,酿成一件重大海难事故。

当时的海事法庭在处理这件奇案时百思不得其解,糊里糊涂地判处是“豪克”号船长操作不当。船长倍感冤枉,但无奈于无法解释,只能不了了之。放之现在,我们明白这次海面上的飞来横祸,是“伯努利原理”现象。

1726年丹尼尔·伯努利首次提出“伯努利原理”,具体释义为:在水流或气流里,如果速度小,压强就大,如果速度大,压强就小。这么说你可能不明所以,让我们来通过一个小游戏来辅助理解。准备一张小纸条,放在嘴前,用力从纸条的上方吹气,我们会发现奇妙的现象,纸条并没有向下而是向上运动。

原因即是伯努利原理,流体的压强与流速成反比。吹气时纸条上表面空气流速快,所以压强小,比纸条下表面的压强小,所以上下表面出现压力差,且合力向上,所以会向上飘起来。那么伯努利原理在生活中有哪些应用呢?最常见的则是“黄色等候限距线”的设置,无论是乘坐地铁还是高铁,在列车进站前都要求站在黄线以外。这是因为在列车高速行驶时,人与地铁之间的气流速会加快,压强就小。而人背后的流速慢,压强大。因此会形成一股强大的压力差,像有一只“无形的手”把你推向地铁,造成事故。喷雾器喷射、足球里的“香蕉球”、帆船航行其实都是伯努利原理的实际应用。


黄色等候限距线.jpg

除了生活中常见的这些现象以外,“伯努利原理”在现代科技上也有应用。飞机的机翼就是根据伯努利原理设计的,是其载人飞行的奥秘所在。仔细观察你会发现,飞机的机翼截面大致呈流线型,机翼上翼面为圆拱形,下翼面较平直。飞机快速起飞时,空气相对飞机做向后运动,由于机翼上方气流流速比机翼下方流速快,所以机翼上方压强比机翼下方压强小,形成一个至下而上的压力差,给飞机一个向上的的升力,当流体的流速不断加快时,飞机向上的升力也在不断增加,超过飞机自身重力之后,飞机就能起飞了。

飞机机翼示意图.png

飞机机翼示意图


再次回顾,我们就不难理解1912年秋天发生的海难事故。当两艘船平行向前航行时,因两艘船中间的水流速度快,压强小,外侧的水流的流速慢,压强大。于是,在外侧水的压力作用下,两船渐渐靠近,最后相撞。这种现象又称为“船吸现象”。

“伯努利原理”的广泛应用给我们的生活带来了极大便利,同时还能解释生活中的奇妙现象。不仅如此我们还可以利用“伯努利原理”在家做些有趣的科学小实验。

科学实验一:用吹风机吹乒乓球,会有什么神奇的事情发生呢?

科学实验二:用简单的纸杯就可以做弹射飞机?

生活处处有科学,只要你有一颗热爱生活的心,有一双善于发现的眼睛,就能感受到科学的无限乐趣。你还在等什么呢,赶紧跟随科技辅导员的脚步,一起领略“伯努利原理”的神奇奥妙。


(供稿:魏文慧)

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