無處不在的伯努利效應

孫亞寧

學習物理，繞不過牛頓，拗不過伽利略，躲不過愛因斯坦，當然也離不開天才醫生丹尼爾·伯努利。是的，丹尼爾最初是一名醫生，并不是一位地地道道的物理學家。天資聰穎再加上后天努力，使得丹尼爾的學術著作非常豐富，他的數學和物理學著作、論文超過80篇。當然，在他的諸多發現中，最引人注目的當屬“伯努利效應”。

1726年，丹尼爾·伯努利偶然發現：流體速度加快時，物體與流體接觸的界面上的壓力會減小，反之壓力會增加，這就是伯努利效應。它適用于包括氣體在內的一切流體，是流體作穩定流動時的基本現象之一，反映出了流體的壓強與流速的相互關系，也就是流體的流速越大，壓強越小；流體的流速越小，壓強越大。

小到足球比賽，大到航空運輸，我們都可以發現伯努利效應的存在。

在2002年世界杯的歐洲預選賽上，英格蘭對戰希臘。貝克漢姆用他最擅長的右腳弧線球將英格蘭隊帶進了世界杯決賽圈，英國媒體稱該球“價值10億英鎊”。這里所說的弧線球又稱“弧旋球”，是足球中的技術名詞。踢弧旋球時，并不是踢足球的中心，而是稍微偏向一側，同時讓腳背摩擦足球，使足球前進時不斷旋轉。這時，一方面空氣相對足球向后運動，另一方面球的旋轉使得球周圍的空氣也隨著旋轉起來。這樣，球旋轉方向與運動方向相同的一側空氣流速變大，另一側流速變慢。球兩側的壓強不一樣，致使球運行軌跡轉彎，朝向流速大的一側，這樣就是弧旋球，其實質是伯努利效應。

飛機是現代常見的交通工具，那么飛機是如何飛上天空的呢？我們知道，氣球上浮是因為它內部的氣體平均密度小于大氣密度，靠浮力升空。而飛機卻不是依靠浮力飛上天的，它的平均密度遠遠大于大氣的密度。飛機在跑道上滑行，因為機翼和空氣有相對運動速度，機翼上方的空氣壓力會減小，當飛機滑行的速度足夠快時，就會產生足夠大的升力，從而讓飛機升空。這也是伯努利效應的體現。

我國唐朝著名詩人杜甫在《茅屋為秋風所破歌》中寫道：“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅?！睆目茖W的角度解釋，杜甫的茅屋透風嚴重，屋面下空氣的壓力大于屋面上的氣壓。風越刮越大，屋面上下的壓力差也越來越大，風速超過了一定程度的時候，這個壓力差就“嘩”的一下掀起了屋頂的茅草，使其七零八落地隨風飄揚，造成了“茅飛渡江撒江郊”的局面。

風是這樣，水也如此。當兩艘船平行著向前航行時，在兩艘船中間的水比外側的水流得快，中間的水對兩船內側的壓強，也就比外側的水對兩船外側的壓強要小。于是，在外側水的壓力作用下，兩船漸漸靠近，最后相撞。這就是船吸現象。

在日常生活中也不乏伯努利效應。例如當你喝水時，把杯子舉到嘴邊時，你的嘴會習慣地去“吸”杯中的水。這時，胸部擴大，肺里和嘴里的氣體壓強減小，嘴附近的空氣就向里跑，并且越靠近嘴的空氣跑得越快，對水面的壓強也就越小。于是，對于杯里的水面來說，靠近嘴的部分所受到的空氣壓強小，較遠部分則大，這樣，靠近嘴的水面就稍微高了一點，超過杯沿流到口內。

這些司空見慣的現象后面其實都有科學的解釋。伯努利醫生或許不是一位地地道道的物理學家，但他的伯努利效應卻真實地在解釋著這個世界！