趣味流体力学.pdf

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1、Happywork——流体力学应用目录1流体及其性质2飞机与流体力学3汽车与流体力学4航船与流体力学5流体力学与其他流体及其性质你才熟，你全家都流体的流动性你是熟！！！实验：怎样区别生鸡蛋和熟鸡蛋呢？熟的！把它们放在桌子上转一下看看。很简单就能转起来的是熟鸡蛋，生鸡蛋不好转。接着，用手拨动鸡蛋使其连续旋转，然后突然用手指按住鸡蛋并立即松开。熟鸡蛋停止旋转，而生鸡蛋会又开始旋转。应用超高层楼房或塔，会受到由风或地震引起的晃动的困扰。为了保持舒适和安全的状态，使用了很多抑制震动的方法。其中之一为什么？是采用在建筑物顶部设置水箱的方法。这就流体是液体和气体的总称，是由大量的、不是利用了水

2、可以自由变形的性质。断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的。比如，我们身边的水、空气、油等都是流体。和固体不同，可以自由地变形是流体的特征。实验里生鸡蛋和熟鸡蛋的不同，是由于里面的液体或固体引起的。固体不易变形，因此立刻跟随外壳一起旋转。液体易变形，即使外壳旋转了，液体也不会立刻跟随转动（惯性原理）。相反，一旦旋转起来，外壳瞬间停止转动时，由于惯性作用，液体依然会继续旋转，就出现了实验里的现象。流体及其性质流体的粘性实验：准备两个纸杯，在靠近底部开孔并各插入一支吸管，将其中一支吸管剪短。往两只杯子里倒入同量的水，使水同时从吸管中流出。短吸管的杯子里的水会较早流完。如果撤掉那个有短吸

3、管的杯子，再找一个纸杯，将两支口径较细、与粗吸管长度一致的吸管插到纸杯上，那么，哪只杯子里的水先流完呢？两支细的吸管截面积之和与一支粗吸管的截面积相等流体的粘性是流体流动时，流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力，以抵抗其相对运动的性质。为什么？当流体在管道中流动时，由于管壁和流体之间的粘性摩擦，产生了管摩擦损失。损失的能量与管子的长度成比例，因此，装有长吸管的杯子中的水就相对难以流出，排出时间较长。要保证流量，管路越长，就越需要在上游处施以高压。并且，管路越细，管摩擦损失就越大。如果两支细的吸管截面积之和与一支粗吸管的截面积相等，还是两支细管子的能量损失较大，水的排出时间较长

4、。管子越粗、越短，则能量损失就越小。流体及其性质流体的压缩性与弹性实验：用一次性筷子和吸管做一个纸团炮。首先把筷子削到可以插进吸管的程度。接着把手纸裁成小块儿弄成球形并用水湿透，大小是能比较紧地塞进吸管为好。将两个纸团分别塞进吸管的两端，用筷子快速推其中一个纸团，则另一个纸团就会飞出。为什么？施加压力则体积缩小的性质称为压缩性。气体分子在自由飞行的过程中，相互碰撞或与四壁碰撞。通过压缩使体积缩小，分子相互碰撞或与四壁碰撞的机会增加，因此使温度和压力上升。在实验里，吸管中被压缩而压力变高的空气使纸团飞出。运用汽油机通过活塞压缩汽缸内的油气混合气，使压力和温度升高，提高能量的利用效率。

5、流体及其性质液体的表面张力实验：找一块带圆孔的塑胶片，把水滴入圆孔中做成水膜。然后通过圆孔看报纸。只要水滴不下来，就尽量多滴入一些，水滴呈凸面镜的状态，调整和报纸之间的距离可以清楚地看到放大的文字。接着用手指在圆孔上蹭一下，使水变少，只要水膜不破，就尽量减少一些水，使水滴呈凹面镜的状态，这时可以看到文字变小。为什么？液体中的分子有相互聚集的性质，所以液体表面会产生一种向中心集中的力（凝集力），称为表面张力。实验中，水量多的情况下，水面在圆孔中上下涨起来，因为表面张力的作用，水不会落下来。凹透镜的情况也是表面张力的作用。因为亲水性（固体分子和水分子之间相互吸引），圆孔的表面和水相互吸引

6、，使得水膜中间部分变薄，成为凹透镜。运用因为液体表面张力作用，如果在航天飞机那样无重力的状态下，飘在空中的水滴会呈球形。利用这个原理，可制造非常小的球形粒子。固体表面不易沾水的性质，称为疏水性。为了使衣服、书包、鞋子、雨伞等不易沾水，我们可以对它们进行防水加工。滑雪服不易沾融化的雪、汽车玻璃的防雾和车体的防尘功能都是利用了防水加工。飞机与流体力学飞机升力的产生1实验：准备两个口大底小的纸杯，用双面胶带把它们底对底粘合在一起，然后横着放到桌子上。现在的问题是可以用吸管怎样吹才能使它右侧滚呢？如果把吸管直接正对着纸杯左侧吹，这种方法就是小学生也会。还有其他的方法吗？向纸杯的右下方斜向吹气

7、，然后边吹边平行地使吸管向右方向移动，这样纸杯就会滚过来了。为什么？当流体的流动发生弯转时，流动的流体受到了向外的离心力的作用。如果把弯曲的流线看成是圆弧的一部分，受离心力的作用，圆弧的外侧压强变高，相反内侧压强变低，这称为流线曲率定理。不管是什么样的流动，在流线发生弯曲的地方，这个定理就会成立。气流沿着纸杯流动时，如图所示的那样流线弯转，使外侧压强高、内侧压强低，流线的外侧（离纸杯远处）的压强与大气压一致，内侧（纸杯