物理VR实数字课程——可怕的船吸现象

更新时间:2023-10-13 来源:矩道科技 浏览:0


—可怕的船吸现象—

VR数字课程


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据说,在1912年秋天,当时世界上最大的远洋巨轮“奥林匹克”号正在大海中航行,在距它100 m以外有一艘比它小得多的“豪克”号铁甲巡洋舰,正与它平行高速航行着。突然间,正在疾驶中的“豪克”号好像被大船吸引似的冲向大船,在“奥林匹克”号的船舷上撞出一个大洞,酿成一件重大海难事故。

到底是什么原因酿成了这场事故呢?原来这一切都与流体压强有关。今天我们就借助矩道物理软件VR数字课程资源,一起来了解有关流体压强的知识。

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伯努利原理




物理学中把具有流动性的气体和液体统称为流体。我们在学习液体压强和大气压强时,研究的都是它们静止时的压强。

而当液体和气体处于流动状态时的压强称为流体压强。流体的压强与它的流速有关,在等高流动时,流速越大,压强越小;反之亦然。

这一原理被称为“伯努利原理”。由瑞士物理学家丹尼尔·伯努利在1726年提出。



生活中的伯努利现象




日常生活中的很多现象都可以用伯努利原理来解释。

我们拿着两张纸,往两张纸中间吹气,会发现纸不但不会向外飘去,反而会被一种力挤压在了一起。因为两张纸中间的空气被我们吹得流动的速度快,压力就小,而两张纸外面的空气没有流动,压力就大,所以外面力量大的空气就把两张纸“压”在了起。

在桌子上放一枚铝制硬币,在硬币前放置一个高度约2cm的木块,在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向吹一口气,硬币就可能跳过木块。这是因为吹气时,下方的笔记本和木块阻挡了吹气产生的气流,造成硬币上方空气的流速大于下方空气的流速,因此硬币下面空气向上的压强比较大,让硬币“跳”了起来。

将一个漏斗朝下,放入乒乓球,从上方使劲吹气,你会发现乒乓球不会掉下来,这也是因为漏斗颈部狭窄,流速大,压强小,而底部漏斗口处的流速小,压强大,乒乓球从而被“托举”住了。

生活中还有很多现象与伯努利原理有关,比如足球比赛中非常神奇的“香蕉球”,就是通过球的旋转造成两侧空气流动的速度不一样,从而产生压强差,让球在空中偏向流速大的一侧,形成弧线形的轨迹,从而轻松躲过防守,进球得分。

用伯努利原理再来审视文章开头的事故,就不难找出事故的原因了。

原来,当两艘船平行向前航行时,两艘船中间的水流比外侧的水流速度快,中间的水流对两船内侧的压强,比外侧的水流对两船外侧的压强要小。于是,在外侧水流的压力作用下,两船渐渐靠近,最后相撞。

现在你知道为什么在高铁站台候车时不允许越过黄色警戒线了吧!



伯努利原理的应用




01

飞机升力

伯努利原理也有很多实际的应用,最重要的可能就要属飞机的制造了。几十上百吨的飞机之所以能在空中飞行,秘密就在于机翼。

从机翼的横截面可以看出,机翼上表面弯曲,下表面比较平。飞机前进时,气流迎面流过机翼,被机翼分成上下两部分。由于机翼横截面的形状上下不对称,机翼上方气流的速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流的速度较小,对机翼下表面的压强较大。这样,机翼上下表面就产生了压强差,因而有压力差,这就是机翼产生升力的原因。


02

船舶转向

控制船舶转向的船舵也是利用了这一原理。

当舵叶旋转产生一个偏角时,两侧的水流就不再保持对称了。舵叶偏转的一侧成为迎水面,它的背面则是背水面。水流在绕过舵叶时,背水面的水流流程比迎水面的要长一些,背水面的水流速度也更快,这样迎水面和背水面之间会产生一个压力差,从而推动着轮船转向。


03

喷雾器

喷雾器也是利用伯努利原理制成的。

当打气时,细口处的气流流速大,压强小,容器中的水就沿着抽水管被吸了上来,又受到气流的冲击,被喷出变成雾状。


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伯努利原理是如此的用途广泛,就连大自然中也有利用它的高手。

在非洲草原上有一种犬鼠。犬鼠的洞穴有两个洞口,一个是平的,而另一个则是隆起的圆形土堆。实际上,两个洞口的形状不同,决定了洞穴中空气流动的方向。因此,地面上风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带去了习习凉风。

你还能发现生活中哪些现象能用伯努利原理解释呢?

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