天才/學霸/上帝——伯努利

伯努利試驗儀的原理來自于--丹尼爾·伯努利（1700-1782）是瑞士物理學家、數學家和醫學家。他是伯努利數學家族（四代10人）最杰出的代表。16歲時，他在巴塞爾大學學習哲學和邏輯學，后來獲得哲學碩士學位。17-20歲時，他學習醫學，1721年獲得醫學碩士學位。他成為一名著名的外科醫生，并擔任解剖學教授。但在父親和哥哥的影響下，他最終轉向了數學科學。伯努利的成功涉及廣泛的領域，包括天體測量學、萬有引力、行星的不規則軌道、磁學、海洋、潮汐等。

本文從實例章節、理論章節、應用章節三個方面展開，一定讓您不虛此行。

1伯努利原理舉例

丹尼爾·伯努利在1726年首次提出：“在水流或氣流中，如果流速小，壓力就大；如果流速大，壓力就小。”。我們稱之為伯努利原理。

當我們拿兩張紙，把空氣吹入兩張紙的中間時，我們會發現紙不會向外漂移，而是會被一種力擠在一起。因為兩張紙中間的空氣是我們吹來的，流動速度快，壓力小，而兩張紙外面的空氣不流動，壓力大，所以外面的空氣用很大的力量把兩張紙“壓”在一起。

這是伯努利原理的簡單證明。

（1） 列車（地鐵）站臺安全線

火車（地鐵）站臺上有黃色安全線。

這是因為當列車高速駛來時，列車車廂附近的空氣被驅動迅速移動，壓力降低。如果站臺上的乘客離列車太近，乘客身體前后會有明顯的壓差，乘客身體后面較大的壓力會將乘客推到列車上造成傷害。

因此，當火車（或大卡車或公共汽車）高速駛來時，你不能站得離軌道（道路）很近，因為高速行駛的火車（汽車）對站在旁邊的人有很大的吸引力。有人測量過，當火車以每小時50公里的速度行駛時，后面大約有8公斤的力把人推到火車上。

在理解了“伯努利”原理之后，你再也不敢越過黃線了（和你周圍的人分享~~）

（2） 船舶吸力現象

1912年秋，“奧林匹克”號在海上航行。在距離當時世界上最大的遠洋船100米的地方，一艘小得多的裝甲巡洋艦“鷹”號正在加速前進。這兩艘輪船好像在賽跑。他們彼此靠得很近，平行航行。突然，仿佛被大船所吸引，快速移動的“妓女”根本不聽舵手的指揮，直奔“奧林匹克”號。最后，“鷹”號船頭與“奧運”號側面相撞，形成一個大洞，導致重大沉船事故。

事故的原因是什么？當時，誰也說不清。據說，海事法院在處理這起奇怪的案件時，不得不以“胡克”號船長操作不當為由判刑！

后來人們才明白，海上的意外災難是一種“伯努利原理”現象。我們知道，根據流體力學的伯努利原理，流體的壓力與其速度有關。速度越大，壓力越小；反之亦然。用這一原則檢查事故，不難找出事故原因。

原來，兩船平行航行時，兩船中間的水比外面的水流動得快，兩船內側中間的水壓力比外面的水壓力小。隨后，在外水的壓力下，兩船逐漸靠近，最后相撞。由于“鷹”號體積小，在同樣的壓力作用下，在兩艘飛船之間接近要快得多。于是，“老鷹”撞上了“奧運”事故。

現在這種現象被稱為航海中的“船舶吸力現象”。

讓我們用圖表來分析：

圖218中的兩艘輪船在靜水中并排航行，或在流水中并排?？?。由于兩船之間的水面比較窄，所以這里的水流速度比兩船外的水流速度要高（如果難以理解，則認為船是靜止的，水流在船外），壓力比兩船外的要低。因此，兩艘船將被環繞在船上的相對高壓水擠在一起。經驗豐富的海員很清楚，兩艘并排航行的船會互相吸引。

如圖219所示，如果兩艘輪船并排行駛，其中一艘稍微落后，情況會更糟。使兩船靠近的兩個力F和F使船體轉向，B船轉向a船的力更大。在這種情況下，碰撞是不可避免的，因為舵沒有時間改變船的方向。

鑒于此類沉船事故時有發生，且船舶和軍艦越大，一旦發生碰撞，其危害性就越大。因此，世界海事組織對這種情況下的航行規則做出了嚴格的規定，包括兩船在同一方向行駛時必須保持多大的距離，小船和大船在通過狹窄路段時應該做什么等等。

這樣，我們就會明白為什么有些海峽和運河看起來更寬，但航運管理部門仍然說：“兩船并排或面對面航行是不合適的?！?！

（3） 游泳

學習了伯努利原理之后，我們就會明白為什么在湍急的河里游泳是非常危險的。

有人計算過，當河中央的水流以每秒1米的速度流動時，大約會有30公斤的力量吸引和擠走人們的身體。即使是一個好的游泳運動員，他也不敢在任何地方游泳！

（4） 風把屋頂掀翻了，或者把橋壓壞了

當風吹來時，屋頂上的空氣流動得非常快，等于風速，而屋頂下的空氣幾乎是靜止不動的。根據伯努利原理，屋頂下的空氣壓力大于屋頂上的空氣壓力。如果風越刮越大，屋頂頂部和底部的壓差也越來越大。一旦風速超過一定程度，壓差就會把屋頂掀起來！正如唐代著名詩人杜甫在《被秋風吹破的茅草屋之歌》中所說：“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅。”

臺風吹倒橋梁也是“伯努利原理”的作用：臺風通過橋梁會吹穿橋面和橋孔。由于橋孔相對橋面較小，當風通過時，風速較快，壓力較小，而橋面風速較慢，壓力較大。所以，有一個壓差。如果這座橋不能承受這樣的壓力，它就會倒塌。

（5） 香蕉球（弧形球）

如果你經?？醋闱虮荣悾阋欢吹搅它c球前的任意球。這時，通常有五六名防守隊員在球門前形成一道“墻”，擋住球門路線。然而，進攻方的主罰球員開始大力射門，球繞過了“墻”。他看到自己要飛出球門，但他沿著弧線拐彎，直奔球門，球門出其不意地抓住守門員，看著球進了球門。這真是個神奇的“香蕉球”。

為什么足球在空中呈弧形飛行？原來，當“香蕉球”被罰時，球員并沒有把腳踢進足球中心，而是稍微偏到一邊。同時，他用腳背摩擦足球，使球在空中向前移動，不斷旋轉。這時，一方面空氣逆著球向后流動，另一方面由于空氣與球之間的摩擦，球周圍的空氣會被帶到一起旋轉。這樣一來，球的一邊空氣的流速就快了，而另一邊空氣的流速就慢了。

“伯努利原理”告訴我們：氣體的速度越大，壓力越低。由于足球兩側的氣流速度不一樣，它們對足球產生的壓力也不一樣，所以足球在氣壓的作用下被迫轉向氣流速度高的一側。

6） 噴霧器

噴霧器采用大流量、低壓原理。

讓空氣從小孔中快速流出，小孔附近的壓力很小，容器內液體表面的空氣壓力很高，液體沿著小孔下面的小管上升，液體從小管的上口流出后，受到氣流的沖擊，噴成霧狀。

（7） 汽油機化油器

汽油機的化油器與噴霧器的原理相同?；推髫撠焹杉拢?/span>

讓燃油蒸發。

汽化的燃料與一定比例的空氣混合形成混合物。

化油器是向氣缸提供燃油和空氣混合物的裝置。其結構原理是：當氣缸中的活塞作吸氣沖程時，空氣被吸入管道。當它流過管道的狹窄部分時，流速高，壓力低。汽油從安裝在狹窄部分的噴嘴流出，噴成霧狀，形成油氣混合物進入氣缸。

/沒有急流，沒有勇猛，沒有高峰，沒有攀登/

2《理論篇——伯努利方程》

伯努利方程是由瑞士物理學家伯努利提出的。它是理想流體穩定流動的基本方程。確定流體的壓力和速度具有重要的現實意義。廣泛應用于水利、造船、航空等部門。

值得注意的是，伯努利方程是由機械能守恒導出的，所以它只適用于粘度和不可壓縮性可以忽略的理想流體。在粘性流體流動中，由于機械能的消耗，粘性摩擦產生熱量，機械能不守恒。

/珍珠的閃光并不是別人畫的/

三。應用：伯努利方程的廣泛應用

伯努利在1726年提出了伯努利原理，這是流體力學的基本方程之一。伯努利方程是理想流體定常流動的動力學方程，它被解釋為在忽略粘性損失的情況下，流線上任意兩點的壓力勢能、動能和勢能之和不變。其實質是流體的機械能守恒，即：動能+重力勢能+壓力勢能=常數。對于泵來說是：速度壓頭+靜壓頭+位置壓頭=恒定。最著名的推論是，當水流處于同一高度時，流速大，壓力小。

應用1：翼型升力

為什么飛機能飛上天空？因為翅膀是向上的。飛行中機翼周圍空氣的流線分布是指機翼截面形狀的不對稱性。機翼上方流線密集，速度高，下方流線稀疏，速度低。根據伯努利方程，機翼上方的壓力較小，但機翼下方的壓力較大。這會在機翼上產生向上的升力。

應用2：離心泵

泵殼收集從每個葉片噴出的液體。液體沿蝸殼通道的擴張方向在泵殼內流動。流速逐漸減小，壓力逐漸增大，使流體的動能（速頭）轉化為靜能（靜壓頭），能量損失減小。因此，泵殼的作用不僅僅是收集液體，更是一種能量轉換裝置。

應用3：消防炮

消防泵作用于水或泡沫液等液體介質上，將能量傳遞給消防炮，消防炮和炮管的流道逐漸減小，液體流速逐漸增大，壓力逐漸減小，從而使液體的靜水能（靜壓頭）轉化為動能（速頭），從而獲得高速水流，最終從火炮中噴出的水射流達到。理想范圍。

應用4：文丘里流量計

文丘里流量計是一種測量流體壓差的裝置。它是一根先收縮后逐漸膨脹的管子。在收縮段直管段的第1段和第2段測量了兩段的靜壓差和面積，并用伯努利方程計算了通過管道的流量。需要注意的是，收縮段的能量損失遠小于膨脹段，因此不能用膨脹段的壓力來計算流量，以免增加誤差。

應用5：虹吸現象

（你怎么解釋把乒乓球直接放在吹風機上？我相信你看完這篇文章后就知道答案了。）

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