兵乓球的悬浮之谜

2015-09-10 07:22段玉佩
知识就是力量 2015年11期
关键词:伯努利吹风机水柱

段玉佩

5分钟!只需要5分钟,你的屋子里就会出现一艘飘来荡去的UFO……哈哈!其实,所谓的UFO实际是我们日常所见的兵乓球,再加上生活中常用的吹风机,你就可以动手制造这样科幻而有趣的场景。

操作步骤

准备好一只乒乓球,再拿来一台吹风机。吹风机的吹口向上,打开吹风机的冷风档,稳住……再将乒乓球放在气柱上,松手……好了,你已经有了一个飘来荡去的乒乓球了。且慢,说好的UFO呢?那就需要你用彩笔好好描画一下这枚悬浮的乒乓球了!

觉得简单?再来个复杂的。打开透明塑料做成的报告夹,用刚才那个乒乓球为标尺,再用剪刀剪下报告夹的一截,剪下的大小足够这个报告夹卷成一个比乒乓球直径稍大的圆筒,这样子乒乓球就可以顺畅地穿过报告夹做的圆筒。接下来,让你的乒乓球再次像UFO一样飘浮在吹风机的上面,另一只手拿着圆筒,筒口朝向乒乓球,自高处向低处慢慢靠近乒乓球,慢慢靠近,不断靠近……你发现了什么?乒乓球突然加速冲入圆筒,一路加速,飞出圆筒。

实验原理

为什么会出现这样的现象呢?我们点燃几根檀香来更好地解释这其中的科学原理。点香是为了让看不见的空气变得显而易见,因为香的烟飘荡在空气中,随着空气的流动,烟也会随之变化,因此便于我们观察。

再次用吹风机让乒乓球悬浮起来,你会发现吹风机让气流流动的速度变得很快。仔细观察乒乓球周边的空气流动情况,就会发现周边的空气流动速度是最快的,这时候是伯努利定律(Bernoulli's principle)开始发挥作用了,气体流动速度最快的地方,大气压力变低,周围不变的大气压会牢牢地掌控住乒乓球,使得它好像被气柱“吸住”了一般。

而同样的原理,也是保障喷气式飞机能够飞起来的基础。喷气式飞机翅膀的上下表面并非形状一致,如果仔细观察,你会发现机翼一般都是上面凸起,下面平缓,在飞行的时候,气流快速地通过机翼,飞行员可以操作机翼凸起的程度,控制气流流速的快慢,进而得到相应的上升或下降的力量。如果观察细心的话,你会发现那些擅长滑翔的大鸟的翅膀,也具有和机翼相同的特点,上面凸起,下面平缓,这一点也不奇怪,因为当初人们制作飞机的机翼时。就参考了鸟类翅膀的结构特点。

当弄明白伯努利定律的原理后,下次你在没有防护栏的站台等地铁或者火车的时候一定要注意,不要越过警戒线离轨道太近,急速行驶的列车会冲击空气,形成趋向轨道的吸力,靠得太近则容易出现危险。

升级挑战

空气迫击炮

了解伯努利原理,还能让你的游戏变得更酷。准备更多的乒乓球,放在一个托盘里,将圆筒的一端斜放在托盘里并靠近乒乓球,另一端朝向空旷的地方,将吹风机平行地在圆筒的上端吹气,会出现什么现象呢?乒乓球一个又一个被吸入圆筒,发射出去。再花点心思装饰一番,可能圆筒就会变成“迫击炮”了。

倔强的乒乓球

将一根细线固定在乒乓球上,把水龙头开大,向一个盆中注水,牵引着细线靠近水流,你会发现乒乓球并没有被水柱冲走,而是被水柱“吸住”了,仿佛还总想更靠近水柱的中央。水流越急,乒乓球冲向水柱的力量越强,显得很倔强。你能用刚学过的知识解释这个现象吗?

猜你喜欢
伯努利吹风机水柱
干手干发两用吹风机
探探鲸的水柱
大力吹风机
Run through the rain
水柱有“魔力”
一种伯努利原理研究的实验装置
水柱测量中的水下滑翔机转向性能
吹风机的“逆天”用法,你知道吗
浅谈关于n重伯努利试验概率计算问题
三个高阶伯努利多项式与等幂和多项式的对称等式