劉慶賀
1912年秋天,遠(yuǎn)洋航輪“奧林匹克”號——當(dāng)時世界上最大的輪船之一,出了這樣一件怪事?!皧W林匹克”在大海上航行著,同時在離它一百米遠(yuǎn)的地方,有一艘比它小得多的鐵甲巡洋艦“豪克”號幾乎跟它平行地疾馳著。當(dāng)兩艘船到了如圖1所示的位置時,發(fā)生了一件意外的事情:小船好像是服從著一種不可抗拒的力量,竟扭轉(zhuǎn)船頭朝著大船,并且不服從舵手操縱,幾乎筆直地向大船沖來。結(jié)果就發(fā)生了撞船事故?!昂揽恕碧柕拇^撞在“奧林匹克”號的船舷上;這次撞擊非常劇烈,以致“豪克”號把“奧林匹克”號的船舷撞了一個大洞。
在海事法庭審理這件奇案的時候,大船“奧林匹克”號的船長被判作過失的一方,因為法院的判決書說──他沒有發(fā)出任何命令給橫著開來的“豪克”號讓路。
可見,法院在當(dāng)時一點也沒有看出任何異常的事情來:沒有別的,只是船長調(diào)度失當(dāng)。其實這里卻發(fā)生了一個完全不能預(yù)料的情況:船在大海里發(fā)生了互相吸引的事故。
那么怎樣來解釋這種吸引的現(xiàn)象呢?這可以用液體在管子里和在河里流動的原理來解釋它??梢宰C明,如果液體沿著一條有寬有窄的小河向前流動,那么在小河的狹窄部分它就會流得快些,并且給河流岸邊的壓強(qiáng)也比寬的部分小些;而在寬的部分它就要流得慢些,并且給河流岸邊的力量壓強(qiáng)也比較大些。即在流速越快的地方壓強(qiáng)越小,在流速越慢的地方壓強(qiáng)越大,這就是伯努利原理。
這個原理對于氣體也是適用的。在關(guān)于氣體的學(xué)說里,這種現(xiàn)象常常叫作“氣體靜力學(xué)的怪事”。據(jù)說,下面就是人們第一次偶然發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象的經(jīng)過。在法國一座礦山里,一個工人奉命把那個和外坑道相通的孔用護(hù)板遮蔽起來,這個外坑道是向礦井里輸送壓縮空氣用的。這個工人和沖入礦井里的氣流斗爭了很久,卻不能把它遮上;可是突然間,護(hù)板自己砰的一聲關(guān)上了,關(guān)的力量竟是這樣大,如果不是護(hù)板夠大的話,它可能和大吃一驚的工人一起被拉進(jìn)通風(fēng)道里去。
氣流的這種特性也可以用來解釋噴霧器的作用。如圖2,當(dāng)我們吹橫管B的時候,空氣在細(xì)管里就會減小自己的壓力。這樣直管A上面就出現(xiàn)了壓力比較小的空氣。結(jié)果大氣壓力就把杯子里的液體沿著直管壓上來;液體到了管口,落在吹來的氣流里,變成霧的形狀散播在空中。
現(xiàn)在我們就不難明白兩艘船之間所以會有引力的原因了。當(dāng)兩艘輪船平行地航行著的時候,在它們的船舷中間就好像有了一條河。在普通的河里,岸不動,水在動;這里卻相反,是水不動,岸在動,船就相當(dāng)于是河岸。不過這里產(chǎn)生的壓強(qiáng)卻一點沒有改變:在這條能動的河岸的狹窄部分,水對岸所施的壓強(qiáng)比它對輪船周圍空間所施的壓強(qiáng)要小。換句話說,兩艘輪船相對的兩側(cè)從水里受到的壓強(qiáng)比兩船外側(cè)部分受到的壓強(qiáng)要小。這會產(chǎn)生什么樣的后果呢?船在外側(cè)的水的壓強(qiáng)下一定會相向運動,而比較小的船只自然會移動得顯著些,比較大的船幾乎仍舊留在原處,一點也沒有移動。這就是為什么大船很快地在小船旁邊駛過的時候會出現(xiàn)特別強(qiáng)大的引力的緣故。
可見船只之間的引力是由流水的吸引作用造成的。急流對于洗澡的人的危險,漩渦的吸引作用,都可以用這個來解釋。
可以算出,河里的水流在用每秒一米的普通速度前進(jìn)的時候,就有300N力量在吸引著人的身體,受到這種力量吸引的人是不容易站住的,特別是在水里,當(dāng)我們身體本身的重量不能使自己保持穩(wěn)定的時候。最后,大家知道在飛速前進(jìn)中的火車也有吸引作用:在用每小時50公里的速度前進(jìn)的時候,它要用大約80N的力量吸引站在車旁的人。這也可以用伯努利原理來解釋。
人教版物理八年級下冊第九章《壓強(qiáng)》課內(nèi)知識拓展