1912年秋天,有一艘當(dāng)時(shí)世界上最大的遠(yuǎn)洋輪船——“奧林匹克號(hào)”出了事。那天,它正在大海上航行,在離它100米遠(yuǎn)的地方,有一艘比它小得多的鐵甲巡洋艦“豪克號(hào)”與它平行疾駛著??墒菂s發(fā)生了一件意外的事情:小船好像被大船吸引了似的,一點(diǎn)也不服從舵手的操縱,竟一個(gè)勁地向“奧林匹克號(hào)”沖來,最后“豪克號(hào)”的船頭撞在“奧林匹克號(hào)”的船舷上,把“奧林匹克號(hào)”撞了一個(gè)大洞,釀成一件重大海難事故。
提出問題:是什么原因使兩船互相靠近,發(fā)生相撞事故的呢?
猜想與假設(shè):可能是兩船中間的水流速度與其他地方的水流速度不同,壓強(qiáng)不同。
圖1
實(shí)驗(yàn)探究一:如圖1所示,以一支大號(hào)注射器、一個(gè)裝滿水的水槽、兩只塑料小船為實(shí)驗(yàn)器材,用注射器向漂浮在水面上的兩只小船中間噴射水流,可觀察到兩只小船互相靠近。
分析:水流經(jīng)過兩船之間時(shí)流速比兩船外側(cè)大,因此在每只船的內(nèi)、外兩側(cè)產(chǎn)生了壓強(qiáng)差,即對(duì)每只船產(chǎn)生了朝向?qū)Ψ降膲毫?,從而使得兩船逐漸靠近。
結(jié)論:在液體中,流速越大的位置壓強(qiáng)越小。
實(shí)驗(yàn)探究二:如圖2所示,將兩張紙懸掛起來,讓其自然下垂,然后在兩張紙的中間向下吹氣,可觀察到兩張紙互相靠攏。
圖2
分析:不吹氣時(shí),紙張兩側(cè)的空氣相對(duì)靜止,氣體壓強(qiáng)對(duì)紙張兩側(cè)的作用相同,不會(huì)引起紙張運(yùn)動(dòng);吹氣時(shí),紙張內(nèi)側(cè)空氣流速大,壓強(qiáng)變小,內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生了壓強(qiáng)差,氣體壓強(qiáng)將紙張壓在了一起。
結(jié)論:在氣體中,流速越大的位置壓強(qiáng)越小。
氣體和液體都具有流動(dòng)性,統(tǒng)稱為流體。流體流動(dòng)時(shí)的壓強(qiáng)稱為流體壓強(qiáng)。流體在流速大的地方壓強(qiáng)小,流速小的地方壓強(qiáng)大。
生活中的很多現(xiàn)象都與流體壓強(qiáng)有關(guān),而其中最重要的應(yīng)用之一就是飛機(jī)。飛機(jī)轟鳴著飛過天空,是什么力量使它龐大而沉重的身軀能夠攀升到空中并保持在空中飛行呢?
圖3
如圖3所示,仔細(xì)觀察機(jī)翼的形狀,它是上凸下平的。當(dāng)飛機(jī)高速行駛時(shí),機(jī)翼與周圍的空氣發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。迎面而來的氣流被機(jī)翼分成上下兩部分,由于機(jī)翼橫截面的形狀上下不對(duì)稱,在相同時(shí)間里機(jī)翼上方氣流通過的曲線路程較長,而機(jī)翼下方氣流通過的直線路程較短,這就造成機(jī)翼上部氣流的速度比機(jī)翼下部氣流的速度大,由于流體流速大的地方壓強(qiáng)小,流速小的地方壓強(qiáng)大,因此機(jī)翼上部的氣壓要小于機(jī)翼下部的氣壓,巨大的飛機(jī)就是依靠上下氣流間的壓強(qiáng)差產(chǎn)生的向上的升力來升空飛翔的。
再舉個(gè)例子,在火車站或地鐵站的站臺(tái)上,離站臺(tái)邊緣1米左右的地方標(biāo)有一條安全線,人必須站在安全線以外候車,這是因?yàn)榱熊囻傔^時(shí),空氣流速較大,氣壓會(huì)減小,使得安全線外氣壓大于線內(nèi)氣壓,大氣壓強(qiáng)會(huì)把人推向列車,從而容易發(fā)生事故。
相信大家現(xiàn)在已經(jīng)知道開頭所述的故事中兩船相撞的原因了吧。如圖4所示,是我國海軍艦隊(duì)赴亞丁灣護(hù)航時(shí)的情景。護(hù)航編隊(duì)一般采用前后護(hù)航形式,而不采用“并排”護(hù)航,也就是為了避免在兩船高速并排行駛時(shí)發(fā)生相撞事故。
圖4