流体压强与流速的关系

一、流体

液体和气体都没有固定的形状，且具有流动性，因此把它们统称为流体。

二、实验探究：流体压强与流速的关系

(一)、提出问题：

当流体流动时，流体压强的大小跟静止时有什么不同呢？

(二)、猜想与假设：

流体压强可能与流速有关。流速大的地方可能压强小；流速大的地方也可能压强大。

(三)、实验过程：

实验1:

在两支筷子中间放上两个乒乓球，用吸管向中间吹气。

分析：乒乓球向中间靠拢，说明乒乓球外侧受到气体的压强大，内侧受到气体的压强小。

实验2:

在水面上放两只小纸船，用水管向两船中的水域冲水。

分析：小纸船向中间靠拢，说明小纸船外侧受到液体的压强大，内侧受到液体的压强小。

实验3:

两手握着两张纸，让纸自由下垂，在两张纸的中间向下吹气。

分析：纸向中间靠拢，说明纸外侧受到气体的压强大，内侧受到气体的压强小。

实验4:

把乒乓球放入漏斗里，从漏斗尖端向下用力吹气。

分析：乒乓球不下落，反而上升，说明乒乓球下方受到气体的压强大，上方受到气体的压强小。

实验5:

把两只等高的蜡烛点燃，相距10cm左右，并列在水平桌面上，用玻璃管向火焰中间吹气。

分析：火焰向中间靠拢，说明火焰外侧受到气体的压强大，内侧受到气体的压强小。

(四)、实验结论：

在流体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。这个规律叫伯努力原理。

(五)、判断流体流速快慢的方法

1、流体在相同时间内通过的路程越长，流体的流速越大。

2、在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时，管道的横截面积越小，流体的流速越大。

2、在水平面上高速运动的物体周围，离物体越近流体的流速越大。

三、飞机的升力

飞机向前飞行时，空气相对飞机向后运动，气流在机翼前方分开，经机翼上下表面在机翼末端会合。由于飞机的机翼通常都是上凸下平的形状，所以在相同的时间内，机翼上方气流走过的路程比下方长，流动速度比下方快。根据伯努力原理，流体流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。所以机翼下方气流压强大于机翼上方气流压强，上下的压力差就产生了作用在机翼向上的升力。而这种设计恰好是模仿鸟翼的形状(仿生学)。

四、香蕉球原理

1、香蕉球

又称弧线球、弧旋球，是足球运动中的技术名词。指运动员运用脚法，踢出球后并使球在空中向前作弧线运行的踢球技术。

2、香蕉球的原理

当你读懂下面三幅图，香蕉球的原理就自然明白了。图中带箭头的直线表示空气流动的方向。

下图表示足球没有旋转时，水平向右运动的情形，空气相对于足球向左运动。

下图表示足球只有旋转而没有水平运动的情形，当足球顺时针转动时，四周的空气也会被足球带动，形成顺时针旋风式的流动。

下图表示足球水平向右运动，同时顺时针旋转的情形，也就是香蕉球形成过程。此时，足球上方空气流动速度慢，压强大；下方空气流动速度快，压强小。足球向右下方运动，形成弧线。

为什么足球上方空气流动速度慢，下方空气流动快呢？原因是:以足球为参照物，空气向左运动，由于足球顺时针旋转，带动足球上方空气向右旋转，对整个气流起到阻碍作用，所以，足球上方的气流速度慢；而足球顺时针旋转，带动足球下方空气向左旋转，对整个气流起到促进作用，所以，足球下方气流速度快。

五、例题分享

草原犬鼠是大草原常见的小动物，它的洞有多个洞口，一些洞口比较平整，一些洞口由圆锥形土堆围成，如图1－1－10所示，这样的结构能改善洞内的通风情况，为什么？

解题思路

利用伯努力原理解释生活中的现象，首先要弄清哪部分流体流速快，哪部分流体流速慢。流速快的地方压强小，压力也小；流速慢的地方压强大，压力也大。正是流体受到压力差的作用才会产生各种现象。

参考答案

当风从地面吹过时，有土堆的洞口上方空气流速快，压强小；平洞口上方空气流速慢，压强大。于是在两洞口形成压强差，空气就由平洞口进入洞内，从有土堆的洞口流出，在洞内形成风，这样就改善了洞内的通风情况，形成天然“空调”。