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伯努利原理的应用举例,带你轻松理解这个流体力学中的神奇定律是怎么回事

无论空间如何阻隔,我们都无法抑制对知识的渴望;无论时间怎样封闭,我们都无法阻挡对科学的探索。为了那些暂时居家学习的孩子们,为了让他们在“宅”家期间也能轻松接触科学知识,思明区科协携手厦门科技馆特别策划了#科普云课堂#之“宅家战疫3合1”线上系列活动。

在这个系列活动中,每一期都将为同学们带来一件引人入胜的展品、一位杰出科学家的故事以及一个充满乐趣的生活实验。通过这些内容,同学们将有机会在家中化身小小科学家!本期我们将聚焦于科学巨匠丹尼尔·伯努利,并深入介绍科技馆内一个极具特色的展项——伯努利悬浮球。让我们一起走近这位伟大的科学家,探索生活中有趣的伯努利现象吧!

你是否曾留意到,在地铁站或列车站的站台上,都设有黄色的安全线,提醒旅客们站在安全线以外候车。这条黄色的安全线究竟有何作用呢?

当列车高速驶来时,会带动周围的空气快速流动,从而产生不同的气流速度和压强差。如果旅客站在黄色安全线以内,他们的身体前后会出现明显的压强差,这种压强差可能会将他们推向列车,造成危险。那么,这种现象背后的原理是什么呢?让我们通过一个故事来揭开这个谜底!1912年秋天,“奥林匹克”号轮船在大海上航行,距离这艘当时世界上最大的远洋轮船120米处,有一艘规模较小的巡洋舰“豪克”号。当“豪克”号船长试图与“奥林匹克”号并行前进时,正在加速的“豪克”号突然被“奥林匹克”号吸引,船长无法控制方向,最终导致两艘船相撞,酿成了一场严重的海难事故。这起海难事故的发生,正是伯努利原理所致。现代航海中,这种现象被称为“船吸现象”。“伯努利原理”在流体力学中有着广泛的应用,例如在气流和水流中,流速越快,流体产生的压强就越小;流速越慢,流体产生的压强就越大。接下来,让我们通过一份“简历”,认识一下这位被誉为“流体力学之父”的科学巨匠吧!

基础材料:探究材料(一):探究材料(二):拓展材料:基础篇

1、将卡纸折叠成订书钉的形状;2、近距离对着卡纸下方吹气,观察现象。你发现了什么?当吹风机对着卡纸吹气时,卡纸并没有像预期那样被吹走,反而紧紧地“趴”在桌面上。这是因为经过卡纸下方的气流速度较快,导致压力小于卡纸外侧,从而将卡纸压在桌面上。探索篇(一)1、跟随视频中的步骤,你的乒乓球漂浮起来了吗?2、思考乒乓球漂浮起来的原因。秘诀揭晓:乒乓球周围的空气流速大,压强就小,因此气压使乒乓球不会左右乱动;吹风机向上吹的气流抵消了乒乓球自身的重力,所以乒乓球就能悬浮起来了。探索篇(二)1、将准备的实验道具一个一个放在吹风机上,观察哪些物体能够悬浮起来。2、思考:为什么有的物体能悬浮,而有的不能呢?你发现了什么?当吹风机将气流吹向上方时,气流就能将物体托起。由于伯努利原理的作用,物体可以平衡在上方。但是,这需要物体的底面是均匀变化的,气流才能均匀地从物体底面分散开来,将物体悬浮在空中。拓展篇

1、思考:了解了伯努利现象,是不是觉得它既神奇又有趣呢?2、挑战:让我们利用伯努利原理制作一个纸杯飞行器吧!成功了吗?将两个纸杯杯底相对,用胶带粘在一起,再将三个橡皮圈连在一起制成一根长的橡皮筋。放飞时,按住橡皮筋的一头,拉紧并缠绕在纸杯中间的位置,像发射弹弓一样拉开皮筋,纸杯就会像飞行器一样飞出去,并在空中停留一段时间!“科学生活实验室”知识扩展同学们还记得吗?厦门科技馆的儿童馆里有一个非常有趣的装置,叫做“伯努利悬浮球”,它生动地展示了在伯努利原理的作用下,小球变得异常听话。

运动中的伯努利原理生活中充满了各种伯努利原理的应用,对于各种球类运动来说,一旦球体旋转着前进,就会产生弧形的拐弯球,也就是我们常说的“香蕉球”。在足球场上,当罚前场任意球时,防守方通常会组成“人墙”。然而,主罚队员却可以让球绕过“人墙”,沿着弧线直入大门。这就是神奇的“香蕉球”。

运动员在踢球时,会稍稍偏向一侧去踢球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。由于足球两侧空气的流动速度不同,对足球产生的压强也不同,因此,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯,形成了“香蕉球”。

把这个知识告诉其他小朋友,和他们一起分享你的发现。宅家战疫3合1生活科学实验室,我们下期再见!

来源 | 厦门科技馆 编辑 | 思明科协