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生活中伯努利方程的应用
一、现象描述:
生活中有关流体力学方面有趣的事情,还是比较多的,尤其是伯努利方程的应用。

如果留心的话,我们会经常发现:在宿舍阳台处的门外有风的前提下,宿舍里的门(在不锁的前提下)会随着阳台处的门的打开,而自动打开,至于什么原因造成此现象,我们可以从流体力学角度思考。

此图描绘的就是上面所阐述的情况(由于在word里不太好画,所以采取了手绘和手机拍摄的操作),左边表示的均是宿舍阳台处的门,右边均是宿舍外出的门。

图中上面的两个门的情况是,“阳台门”是处于锁着的状态(阳台外有空气流动),“外出门”是处于关着的状态,但没锁;下面的两个门描述的情况是,当“阳台门”打开时,“外出门”会自动打开。

二、现象中所蕴含的流体力学问题:
这里面所蕴含的流体力学问题,就是伯努利方程的应用,假设流体是无粘不可压缩的理想流体,由“外出门”的内侧到外侧间建立的伯努利方程式如下:
22001122u p u p gz gz ρρ
++=++ 其中,0u :空气流动的速度,0p :大气压,ρ:流体密度
1u :
“外出门”外的速度,且10u = ,1p :“外出门”外的压强 且两个门皆处于同一水平线上,所以伯努利方程简化为
20012u p p ρρ
+= 从式子中,可看出201002u p p ρ-=
>,即10p p >,所以“外出门”可以自动打开。

具体的图表示如下:
三、这一问题的解决方案:
1. 可以在门缝处贴上“贴垫”,如下图所示:
据了解,这个方法确实不错,我试验过,如果做得好的话,即使人拉,也要费些力气。

2. 给门安装上弹簧,借助弹簧的力,抵消掉10p p p =- 的作用,使门不至于在 风的作用下,总是自动打开。

四、小结:
生活中有趣的事情不仅仅是这些儿,还有很多,只要你善于观察,流体力学 将会布满于整个世界。

试问,流体力学上哪一个伟大的发明和重要理论的产生,不是起源于现实生活中呢?如果牛顿碰不到苹果掉下这一情况,或是苹果不是掉在牛顿头上,那么今天很有可能就没有“万有引力”之说。

通过写这篇小论文,我还是很有收获的,至少学会了要多注意观察身边的事物,多留心生活中有趣的现象,以及应根据现象,认真思考其中所蕴含的原理所在,进而增长和巩固知识。

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