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1 # 2021改變
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2 # 蕭十二郎是碼農
氣體流速越快壓強越小的微觀解釋從簡單的方面來講是空氣分子運動的結果。當物體表面地空氣高速流動時候,在物體表面地分子幾乎都在沿著流速地方向做運動,這樣垂直碰撞到物體表面地分子就少了,對物體地壓力就減少了。
當然,這是直觀明顯的微觀表現,如果要運用和深入瞭解的話,那麼就要透過統計它的規律來了解它。
丹尼爾·伯努利在1726年首先提出:“在水流或氣流裡,如果速度小,壓強就大;如果速度大,壓強就小”。我們稱之為“伯努利原理”。
我們拿著兩張紙,往兩張紙中間吹氣,會發現紙不但不會向外飄去,反而會被一種力擠壓在了一起。因為兩張紙中間的空氣被我們吹得流動的速度快,壓力就小,而兩張紙外面的空氣沒有流動,壓力就大,所以外面力量大的空氣就把兩張紙“壓”在了一起。
伯努利方程的推導
穩定流動的理想流體中,忽略流體的粘滯性,任意細流管中的液體滿足能量守恆和功能原理。
設:流體密度ρ,細流管中分析一段流體a1a2:
• a1處:S1,υ1,h1,p1
• a2處:S2,υ2,h2,p2
經過微小時間Δt後,流體a1a2移到了b1b2,從整體效果看,相當於將流體a1b1移到了a2b2,設a1b1段流體的質量為Δm,則:
機械能的增量:
同一流管的任意截面伯努利方程
含義:對於理想流體作穩定流動,在同一流管中任一處,每單位體積流體的動能、勢能和該處壓強之和是一個衡量。
伯努利方程是理想流體作穩定流動時的基本方程;
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3 # 正能量四師兄
從某種意義上來說空氣流動是一種被動式流動,能量和外力的主要作用物件是某一部分氣體分子,為了便於區別本人稱呼其為“風頭”,風頭內的氣體分子移動會使該區域氣體分子密度降低,隨之而來的氣體流動是由空氣分子本身流動特性在重力作用下結果,即大氣壓力。沒有其他外在力量和能量的作用,大氣壓力不會有變化,空氣基本屬於靜止狀態,一旦有外力打破靜止狀態,就會產生氣壓差,從而推動空氣流動。
空氣流速越快,氣壓越低,可以從兩個方面來理解。
1、能量守恆。伯努利原理是專門針對流體的能量守恆定理。流體的能量被分解為兩種能量:動能+壓力能。這二者的總能量是個固定值。
可以換個角度理解這個總能量,因為空氣是不可能無緣無故流動的,必然有外力推動空氣流動,不管這個外力是什麼,也不管其力量大小,一旦推動空氣,就會給予空氣流動的能量,這份能量的總量因外力而確定。
總量確定後,根據能量守恆原理,動能大自然壓力能減小,而決定動能大小的正好是速度,從人的感官上,就造成了速度越大,壓力越小,壓強越小的直觀印象,
2、流體密度。流體的特性正是因為其分子密度會自動平衡的結果,當流體內某一部分分子向其他方向流動時,勢必造成該區域分子密度降低,由於流體的特性,決定了其他方向的分子會迅速流向低密度區域以維持兩者之間的密度平衡。
從這個角度講,可以更直觀的體現流體壓力變化。我們知道在流體中區域密度變化和流體壓力是正比關係,密度越低,區域內流體壓力越小。
現在,我們再回過頭來看題目,將氣體流動情況進行步驟分解,第一步,風頭移動後會在後方區域形成真空區域,第二步,其他區域(風頭指向的空氣也會繞過風頭)的空氣會自動平衡密度,向真空區域內注入空氣。第三步,填充的氣體是被動行為,或者說是真空的吸力將空氣吸入真空區域,這有一個先後過程,必然是先形成真空,才會產生吸力。這個時間差,導致真空影響的後半區域氣體密度在短時間內降低,第四步,密度降低自然導致氣壓下降,第五步,氣壓下降自然壓強降低。第六步,真空區域會隨著風頭不斷的產生和前移,最終形成一個前進路徑,第七步,後方的空氣流動是追尋這個路徑不斷填充真空產生的,是被動移動的導流效果,第八步,風頭速度越快,產生的真空區域被填補需要的時間越長,導流效果越明顯,後方空氣越稀薄,氣壓越低。第九步,當風頭速度達到某個臨界點,後方空氣填補速度等同或是低於風頭速度,形成真正的真空,真空自然不會有氣體壓力,也就無所謂壓強。
這等於是從物理規律上描述了一遍伯努利原理。
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這是一個很好玩的問題,這是屬於物理學的知識,雖然我是數學的,但是我對物理還是有一定興趣。而這個問題:流速大,壓強小這個情況在現實生活中也有大量的體現和作用。比如火車來了,通風口等都於這原理有關。
空氣有流動,那麼空氣就會稀薄,空氣稀薄,大氣壓就會小。如果還不明白,我們做這樣的假設,假設空氣流動的地方有一個無形的容器,空氣流動,空氣稀薄,也就是說明這個無形的容器中空氣的質量減少了,質量減少了,也就是在各個方向上的壓力變小了,再套用一下固體的壓強公式,P=F/S,S不變,壓力變小,那麼壓強就變小。那麼壓強大的地方的氣流就會往壓強小的地方跑。比如以前的地道戰裡面的地道,都有一個透氣孔,這個透氣孔並不是靜止的,透氣孔外面有風吹過,那麼空氣流動,壓強變小,那麼地道內的渾濁的空氣就會流向外面,而當裡面的空氣減少,裡面的壓強也會減小,就會又從外面正常大氣壓的地方往地道里流動,這樣就實現了空氣的整個流動。以前農村為了儲存山芋,喜歡弄山芋窖子,並把它密封,然後需要山芋的時候就下去拿,因為山芋窖子密封的,導致空氣不流通,而二氧化碳密度比空氣大,山芋窖子底部充滿了二氧化碳,這也導致很多人下去窒息而亡,如果懂一些物理知識就不會出現這種情況,開啟窖口,讓空氣流動就是根據這個原理,會自動進行空氣的交換。
再比如說火車,以前的火車與站臺都有一段空隙,由於火車速度快,導致火車車身附近的空氣流速加大,壓強小,很多站的比較靠近站臺邊緣的都因為這個而站立不穩掉下去,發生了危險。這也是現在不管你坐火車還是地鐵,都有一根黃線,有工作人員在火車沒來之前不讓你越過黃線,這其實是在為你的安全著想,為了自身的安全,你也不能越過。