一口气吹起木块,到底是不是伯努利原理

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这个物件,你是否体验过?那难以搬动的木头。玩法十分直白,将圆筒形木头置入沟槽,须不碰触外侧物件,再将核心的圆形木头取出。

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用手揪,揪,揪,扣,扣,扣,根本弄不出来,怎么办?

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看看墙上这公式,流体力学里最经典的N-S方程。

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所以,一口气把木块吹出来。

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这种方法并不少见,不少博主都实践过,但实施背后的机理是什么呢?

网上通常这样说明伯努利效应:吹气时,圆柱上方的气流速度加快,速度加快导致气压降低,上侧产生低压区域,圆柱因此被向上托举。这种说法其实是对伯努利原理的一种错误应用。

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我们借助流体分析工具AICFD进行基本演示,以细长管端部模拟人体口部开元棋官方正版下载,设定一个强劲吹气的速率,数值为20米每秒。

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经过核算表明,圆柱顶部的受力状态未发生减弱,其数值超出周围气压水平。这一发现直接驳斥了先前的分析。

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究竟缘何如此,依我之见,非理工科背景的人或许更能凭直觉领悟,打个比方,气流自上方的斜坡向下淌动,会挤压缝隙中的空气开yunapp体育官网入口下载手机版,致使缝隙内气体承受更大的压力,进而将木块推高。

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通俗来讲,运动中的流体碰到阻碍物,部分动能会转变成功率。

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在这个场景里,气流最先碰到阻碍的位置在上方,因此上方形成了一个面积很小的压力较高的区域,接着气流转换行进路径沿着坡面朝下移动,当它遇到环形缝隙时再次受到阻碍,随后便斜着向上方喷出。

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从速度云图可以观察到,整个过程中缝隙中的空气几乎不流动,因此可以设想缝隙顶部存在一层隐形的屏障,上方气流翻腾,气体冲击屏障,部分动能转化为势能,压力升高,而屏障下方则风势平缓。

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依据帕斯卡原理,静止的不可压缩流体里,任何一个位置受到外力作用导致压强增加,这个压强的变化会立刻传递到流体的所有位置。

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整个木块的底部会承受这种强大的压力,当这个压力超过了上面小区域向下的推力加上木块自身的重量时,木块就会被抬离地面。

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实际上,动压与静压的相互转变,正是伯努利理论的中心概念,因此这种现象确实能够借助伯努利理论来阐明,也是说得过去的

仅仅并非由于流速增加,导致上方压强降低;而是由于流速降低,致使下方压强升高了。

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关于你提到的上面空气速度快却压强不变的情况,解释如下,首先这个速度是靠你吹气产生的,由你的肺做功提供动力,并非由静压转变而来,因此压强不会降低,其次以后遇到因吹气造成空气速度加快,再立刻断言因此压强会减小,这种说法几乎都是错误的。

比如这么解释吹乒乓球的、吹纸的、吹袋子的、甚至吹沙子的。

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这个木块有一个构思精巧之处,在于它的圆形部分略微向内凹陷,这样做的原因是,如果表面平整,人们很容易用手直接取下,这样一来,就失去了解谜的乐趣,所以特意设计成这样。

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如果表面不向下凹陷,气流会从两侧斜坡处直接流失,从而显著降低对缝隙的冲击力,动压向静压的转换效果会变差,底部承受的压力也会随之减小,木块就难以被吹动。

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软件进行了模拟计算,发现当中间的木块被抬升时开元ky888棋牌官网版,向上的压力骤降,减小了将近十个数量级。

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事实证明也确实更难吹出来,当然永远都可以大力出奇迹。

本期就到这啦,下期见~拜拜

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