书城童书无处不在的物理(人生解密)
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第41章 海水阔阔,船头有时会相撞

“海水阔阔,船头有时会相撞”,这句闽南话俗语说的是,在宽阔海面上行驶的船只,有时也会相撞,用于比喻本不该发生的事情发生了。

在大海中航行的船只还真有相撞的,撞得还很惨。最有名的是1912年秋天,当时驰名于世的远洋巨轮“奥林匹克”号正在海上航行,在距它约100米处有另一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”也在航行,当时的情况是两船并肩前行,前进方向几乎是平行,忽然“豪克”号像脱缰的野马一样掉转船头向大船“奥林匹克”号冲去,任凭舵手怎样力挽也无济于事,惨烈的撞船事故发生了。

究竟是什么原因造成了这次意外的船祸?在当时谁也说不上来,据说海事法庭在处理这件奇案时,也只得糊里糊涂地判出船长指挥不当。

事后研究发现,这一切都是水流在作怪。在宽阔的海面上,当两船平行航行时,两船间流道狭窄水流速度快,压力变小,结果两船较大的压力就会把它们推向一起,小船质量轻,自然移动显著,因而改变方向向大船撞去,造成了这一海难事故的发生。

这一现象是在1726年为科学家伯努利所揭示的一条自然规律,叫伯努利原理。该原理说,在一定条件下,气流或水流的压力同速度有关系。粗略地说,速度小,静压力就大;速度大,静压力就小。比如说你拿两个纸条一头压在嘴角,然后向纸条间吹气,你会发现纸条不是分开而是挤向一起。纸条间因你的吹气,气流速度快,压力变小,外边较大的压力把纸条挤向一起。

伯努利原理不但帮我们解释一些自然现象,在生活中,它还能派上许多用场,人们在设计通风、排水管路、汽轮机、水轮机等许多方面都要用到它。而飞机的升空也有伯努利原理的功劳。

下面我们就来看看伯努利原理在生活中的应用实例。

飞机为什么能够飞上天?因为机翼受到向上的升力。飞机飞行时机翼周围空气的流线分布是指机翼横截面的形状上下不对称,机翼上方的流线密,流速大;下方的流线疏,流速小。由伯努利方程可知,机翼上方的压强小,下方的压强大,这样就产生了作用在机翼方向上的升力。

喷雾器是利用流速大、压强小的原理制成的。让空气从小孔迅速流出,小孔附近的压强小,容器里液面上的空气压强大,液体就沿小孔下边的细管升上来,从细管的上口流出后,空气流的冲击,被喷成雾状。

球类比赛中的“旋转球”具有很大的威力。旋转球和不转球的飞行轨迹不同,是因为球的周围空气流动情况不同造成的。不转球水平向左运动时,周围空气的流线对称,球的上方和下方流线对称,流速相同,上下不产生压强差。现在考虑球的旋转,转动轴通过球心且垂直于纸面,球逆时针旋转。球旋转时会带动周围的空气跟着它一起旋转,致使球的下方空气的流速增大,上方的流速减小,球下方的流速大,压强小,上方的流速小,压强大。跟不转球相比,旋转球因为旋转而受到向下的力,飞行轨迹要向下弯曲。