石獅為什么逆流而上

張潤清

古時(shí)，滄州河邊有座廟，廟門口有一對(duì)石獅子。有一年發(fā)大水。洪水把石獅子沖進(jìn)河里。10多年后。寺廟重修。眾人劃船打撈被洪水沖走的廟門石獅。在廟前的河里找了半天沒找到。又順流而下尋出很久。仍未找到。最后按照一個(gè)老河工的建議逆流向上尋找。果然在河的上游找到了石獅。

河中石獅為什么會(huì)逆流向上運(yùn)動(dòng)呢？

一、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系；

容易流動(dòng)的液體和氣體統(tǒng)稱為流體。大量的實(shí)驗(yàn)表明：流體流動(dòng)時(shí)。流速越大的地方壓強(qiáng)越小。流速越小的地方壓強(qiáng)越大。

例1 （2015·萊蕪）“昆明艦”是中國海軍首艘服役的驅(qū)逐艦，如圖1所示，其滿載排水量7500t。長155m，寬18m，吃水深度6.5m。最大速度30節(jié)。當(dāng)“昆明艦”和其他戰(zhàn)艦一起進(jìn)行戰(zhàn)斗訓(xùn)練時(shí)。往往是前后排列行駛。并不采用并排行駛的方式。其原因是__。

解析：當(dāng)兩艘戰(zhàn)艦高速并排航行時(shí)。兩艦間水的流速增大。壓強(qiáng)域小。兩艦的外側(cè)受到的壓力會(huì)大于兩艦內(nèi)側(cè)受到的壓力。形成指向內(nèi)側(cè)的壓力差。使兩艦逐漸靠攏。兩艦相撞的可能就會(huì)增加。所以兩艘戰(zhàn)艦高速航行時(shí)。往往是前后排列行駛。不采用并排行駛的方式。

答案：并排航行時(shí)。兩艦之間海水流速大壓強(qiáng)小。易相撞

二、用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系解釋物理現(xiàn)象

日常生活中流動(dòng)的空氣和水。很多時(shí)候會(huì)形成流體特有的現(xiàn)象。這時(shí)必須用流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系來解釋。

例2 （2015·蘇州）據(jù)報(bào)道。某地曾經(jīng)發(fā)生過天空中下“魚”的奇觀。實(shí)際上這是龍卷風(fēng)的杰作。當(dāng)龍卷風(fēng)經(jīng)過湖面時(shí)。如圖2。其氣旋中心速度很__。壓強(qiáng)很__。將湖中的水和魚一起“吸”向空中。水和魚隨龍卷風(fēng)運(yùn)動(dòng)到別處落下。形成下“魚”奇觀。

解析：龍卷風(fēng)是空氣高速旋轉(zhuǎn)形成的漏斗狀云柱。它中心附近空氣高速旋轉(zhuǎn)。風(fēng)速可達(dá)100 m/s-200m/s。甚至300m/s。因?yàn)榱魉俅蟮牡胤綁簭?qiáng)小。龍卷風(fēng)中心旋渦附近氣壓很『氐，氣流周圍的物體會(huì)被“吸”入旋渦。龍卷風(fēng)經(jīng)過陸地時(shí)，常會(huì)卷倒房屋，吹折電桿。甚至把人、畜吸卷到空中，帶往他處：經(jīng)過水面時(shí)，能把水“吸”向空中，形成水柱，司云相接。俗稱“龍取水”。當(dāng)水中的魚與水一起被龍卷風(fēng)“吸”起后。會(huì)隨龍卷風(fēng)運(yùn)動(dòng)到其他地方。當(dāng)龍卷風(fēng)能量被消耗、旋轉(zhuǎn)速度減小時(shí)，龍卷風(fēng)中心與周圍空間的壓強(qiáng)差減小。原來被吸起的魚在重力作用下落到地面，就形成下“魚”的奇觀。

答案：大 小

三、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系在生活中有很多應(yīng)用。比如。飛機(jī)機(jī)翼的形狀是上凸下平的。當(dāng)飛機(jī)向前飛行時(shí)。機(jī)翼劃過空氣，氣流被機(jī)翼分成上下兩部分。由于機(jī)翼上方較凸，相同時(shí)間內(nèi)，氣流通過機(jī)翼上方的路程較長，速度較大。空氣對(duì)機(jī)翼上方的壓強(qiáng)比對(duì)機(jī)翼下方的壓強(qiáng)要小。這樣。會(huì)在機(jī)翼上下表面產(chǎn)生壓力差。使飛機(jī)受到向上的升力。

例3 如圖3是一款新型無葉電風(fēng)扇。與傳統(tǒng)的有葉風(fēng)扇相比，具有易清潔、氣流穩(wěn)、安全等特點(diǎn)。工作時(shí)。底座中的電動(dòng)機(jī)將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入。吸入的空氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入圓環(huán)空腔。再從圓環(huán)空腔上的細(xì)縫巾高速向前吹出。夾帶著周邊的空氣一起向前流動(dòng)，如圖4。導(dǎo)致后方更多的空氣流入電扇出風(fēng)口，風(fēng)量被顯著放大。

（1）風(fēng)扇正常運(yùn)行時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)從細(xì)縫口流出的空氣質(zhì)量__（填“小于”“等于”或“大于”）進(jìn)風(fēng)口流進(jìn)的空氣質(zhì)量。

（2）下列與“后方更多的空氣流入電扇出風(fēng)口”的原理相同的是（ ）。

A.載重汽車裝有許多車輪

B.飛機(jī)飛行時(shí)機(jī)翼獲得升力

C.足球在草坪上滾動(dòng)得越來越慢

D.帶電的玻璃棒能吸引輕小物體

（3）在相同時(shí)間內(nèi)電扇出風(fēng)口輸出的風(fēng)量比細(xì)縫口輸出風(fēng)量要大，這是因?yàn)開_。

解析：在無葉風(fēng)扇底座內(nèi)有一個(gè)電動(dòng)機(jī)。閉合開關(guān)后電動(dòng)機(jī)工作，將空氣吸入進(jìn)風(fēng)口。進(jìn)入圓環(huán)空腔后再從細(xì)縫口噴出。由于細(xì)縫很小。從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的空氣會(huì)在空腔中被壓縮。空腔中空氣壓強(qiáng)增大，使得從細(xì)縫口噴出的空氣流速增大。導(dǎo)致圓環(huán)空腔內(nèi)側(cè)的氣壓減小，吸引周圍空氣向前運(yùn)動(dòng)。后方空氣就向前填充并隨高速氣流向前吹出。另外。在電扇正前方也會(huì)因?yàn)闅饬髁魉俅蠖纬蓧簭?qiáng)小的區(qū)域。周圍的空氣也會(huì)被“吸”過來并跟隨氣流向前吹出。所以電扇出風(fēng)口最終的送氣量比細(xì)縫口吹出的風(fēng)量大得多。這與飛機(jī)飛行時(shí)機(jī)翼獲得升力的原理相同。都利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。

答案：（1）等于 （2）B （3）流速大的地方壓強(qiáng)小

現(xiàn)在。我們回過頭來看石獅為什么會(huì)逆流而上。

如圖5甲所示。用球表示沉入水中的石獅。河水從右向左流動(dòng)。由于石獅的質(zhì)量和密度都很大。河水產(chǎn)生的沖擊力無法推動(dòng)石獅向下游運(yùn)動(dòng)，石獅將靜止在河床上；河水從上游流到石獅右端時(shí)。被石獅阻擋。會(huì)從石獅兩旁或上方流走。流水流動(dòng)的距離變長，流速變大。因?yàn)榱魉俅蟮牡胤綁簭?qiáng)小。所以石獅右方的沙粒上方的壓強(qiáng)減小，沙粒上、下表面就形成向上的壓強(qiáng)差。從而形成向上的壓力差。當(dāng)向上的壓力差大于該沙粒所受的重力時(shí)。沙粒就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，并隨向左流動(dòng)的水流一起向下游運(yùn)動(dòng)。時(shí)間一長。石獅右方的沙粒越來越少，會(huì)形成空洞。如圖5乙所示。當(dāng)空洞足夠大時(shí)，石獅就會(huì)向右翻滾。實(shí)現(xiàn)向上游的運(yùn)動(dòng)。多次重復(fù)翻滾會(huì)使石獅逆流向上逐漸遠(yuǎn)離落人點(diǎn)。

學(xué)即用。練一練：

成綿樂高鐵的開通。標(biāo)志著樂山正式步人高鐵時(shí)代。高鐵列車進(jìn)站速度要比普通列車大一些。為避免候車乘客被“吸”向列車的事故發(fā)生，站臺(tái)上的安全線與列車的距離也要更大些。這是因?yàn)榱熊囘M(jìn)站時(shí)車體附近（ ）。

A.氣流速度更大、壓強(qiáng)更小

B.氣流速度更大、壓強(qiáng)更大

C.氣流速度更小、壓強(qiáng)更大

D.氣流速度更小、壓強(qiáng)更小

參考答案：A

責(zé)任編輯 程哲