14.4 流体压强与流速的关系

压强与流速的关系
在物理学的研究中，压强与流速是非常重要的两个物理量，它们之间有着密不可分的联系。

在流体力学中，我们可以通过流速和压强的关系来研究流体的运动规律，从而更好地了解流体运动的特性。

我们来了解一下什么是压强和流速。

压强是指单位面积上受到的力的大小，常用的单位是帕斯卡（Pa）。

而流速则是指单位时间内通过某一横截面的流体体积，常用的单位是米每秒（m/s）。

在研究压强和流速的关系时，我们首先需要了解伯努利定理。

伯努利定理是指在稳定的流体中，速度较快的流体压力较低，速度较慢的流体压力较高。

也就是说，流体的压强与流速是反比例的关系。

具体来说，当流速增大时，压强会降低，反之亦然。

这个定理可以通过实验来证明。

我们可以将水流经过一个管道，然后通过不同的方法来改变水的流速，例如改变管道的直径或者改变水流的流量。

然后我们可以测量流体在不同位置的压强，从而得到压强与流速的关系。

除了伯努利定理之外，还有一些其他的因素也会影响到压强和流速的关系。

例如管道的长度、直径、弯曲程度等等因素都会对流体的运动产生影响。

因此，在实际应用中，我们需要综合考虑这些因素，才能更好地研究流体运动的规律。

压强与流速的关系在流体力学中是非常重要的。

通过研究这种关系，我们可以更好地了解流体的运动规律，从而更好地应用于实际生产和科研工作中。

流体压强与流速的关系学习要点1．知道流体具有流动性．2．了解流体流动时压强的特点：在流体稳定流动的过程中，流速较大的位置，流体的侧压强较小；流速较小的位置，流体的侧压强较大．3．了解机翼升力产生的原因．4．能用流体流动时压强的特点简单解释生活中的一些现象．较大．3．了解机翼升力产生的原因．4．能用流体流动时压强的特点简单解释生活中的一些现象．重点讲解1．流体的流速和管的横截面积的关系如上图所示，当液体稳定流过粗细不均匀的管子时，因为没有液体从管壁流入和流出（液体具有不可压缩性），所以在相等的时间内流经每一横截面的液体的体积一定相等．设是液体流经横截面的速度，是液体流经横截面的速度．则在单位时间内流经的液体的体积等于，流经液体的体积等于．所以有：．或写成：．即在同一根管子中，对于不可压缩的液体来说，流经管内任何一个截面的速度与截面积的大小成反比．即液体在管内稳定流动时，管子细的地方流速大，粗的地方流速小．２．流体的压强和流速的关系如上图所示，取—根粗细不均匀的管子，并且在粗细不同的地方各接上几根上端开口的竖直细管．当液体稳定流过时，会看到流体在各竖直管中上升的高度是不同的．管子细的地方上升的高度比较低，管子粗的地方上升的高度比较高．竖直细管下面的压强，等于细管中液体的压强与液面上的大气压强之和．竖直管里的液柱高，表示这个细管下面的压强大；液柱低，表示这个细管下面的压强小．因此可以得出结论：液体在管中稳定流动时，管子粗的部分压强大，管子细的部分压强小．参看以下动画：当气体在管中流动时，也可以得出同样的结论．如图所示，管子的粗部和细部连接着一根细管，细管中有液体．当管中的气体不流动时，细管两边的液面是相平的．若使气体在管中作稳定流动，则发现接在粗部细管中的液面下降，接在细部细管中的液面上升．这表示粗部气体的压强大，细部气体的压强小．由以上讨论可得出如下结论：流体在管中稳定流动时，在管子细的地方，流速大，压强小；在管子粗的地方，流速小，压强大．３．机翼的升力产生的原因：飞机飞行时，机翼上下方空气流动的快慢不同，机翼的上下方产生的压强差是机翼升力产生的原因．飞机飞行时，机翼的形状决定了机翼上下表面流动的空气流速是不同的．机翼横截面的形状一般上方弯曲，下方近似于直线，（严格地说机翼表面呈流线型）．飞机飞行时，空气跟飞机做相对运动．由于上方的空气要比下方空气行走较长的距离，机翼上方的空气流动比下方要快，压强变小；与其相对，机翼下方的空气流动较慢，压强较大，致使机翼上面比下面气流速度快．结果上面气流对机翼的压强比下面气流对机翼的压强小，这一压强差就是使飞机获得竖直向上的升力的原因．参看以下动画：典型例题例１在一条河的两个宽窄不同的地方，如果水流的速度相同．那么这两处水的深度有什么不同？分析与解答：根据流体的流速与管（这里是河流）的横截面积的关系，既然水在宽窄不同的两处流速相同，那么水在两处的横截面积也应该相等．所以宽处的水浅些，而窄处的水深些．注意：水流的横截面积不仅与河的宽窄有关，还和水的深度有关系．例２桌面上放着两只乒乓球，相距约1cm，如果用细口玻璃管向两球之间吹气．会发生什么现象？错解：向两只乒乓球之间吹气，因为乒乓球很轻，所以会看到乒乓球向两边滚动而离得越来越远．警示：用细口玻璃管向两只乒乓球之间吹气，吹出的气流速度很大，根据流体的压强和流速的关系可知，流速越大，压强越小．因此两乒乓球之间气体的压强减小。

液体流速与压强的关系
液体流速与压强之间的关系可以通过伯努利定律来描述。

伯努利定律表明，当液体在流动过程中，流速增加时，压强会降低，流速减小时，压强会增加。

这是因为在液体流动过程中，根据连续性方程，流速增加意味着流量增大，而由于液体质量守恒，流速增加时单位时间内通过某一截面的液体质量也增加。

根据动能定律，单位时间内通过某一截面的液体动能也要增加，而动能正比于流速的平方。

因此，为了满足质量守恒和能量守恒，液体在流速增加时压强必须降低，以便提供足够的能量。

综上所述，液体流速与压强之间存在反比关系。

流速增加时，压强减小；流速减小时，压强增加。

这个关系可以通过伯努利定律来解释。

第四节、流体压强与流速的关系
一、流体压强与流速的关系
在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大。

二、判断流速的大小
1.判断流速的大小应从以下两方面来分析：
自然流体，如流动的空气（风），流动的水，一般是在比较宽阔的地方流速小，在较狭窄的地方流速大。

运动的物体引起的空气和液体的流动，运动物体周围的流体流速大，其余地方的流体流速小。

知道了流速的大小，也就可以判断压强的大小。

2.利用流体压强和流速的关系解释有关现象的步骤。

第一步：确定流速大的地方在哪里，或分析物体形状，物体凸出部分周围流体的流速大；
第二步：根据压强大小确定压强差的方向；
第三步：根据压强差作用分析产生的各种现象。

例如：在厨房做菜时打开排气扇，可将厨房内的油烟排出室外。

可按以下步骤分析：首先将排气扇启动，向室外吹风，室外空气流动快；
室外空气流速大，压强小；室内空气流速小，压强大，室内外形成压强差。

油烟在压强差的作用下向排气扇中心处合拢，被排气扇排出室外。

三、飞机升力产生的原因
1.飞机机翼的形状：其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。

2.飞机在前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。

气
流被机翼分成上下两部分。

3.在相同的时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大。

它对机翼上表
面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，它对机翼下表面的压强较大。

4.这样机翼的上下表面存在压强差，就产生了向上的压力差，即为飞机的升力。

流体流速与压强的关系公式在我们的日常生活中，有一个非常有趣但又常常被大家忽略的物理现象，那就是流体流速与压强的关系。

先来说说什么是流体。

简单来讲，流体就是像水、空气这样能流动的物质。

那流体流速和压强之间到底有着怎样的关系呢？这就得提到一个重要的公式啦——伯努利方程。

伯努利方程表示为：p + 1/2ρv² + ρgh = 常量。

这里的 p 就是压强，ρ 是流体的密度，v 是流体的流速，g 是重力加速度，h 是高度。

这个公式看起来有点复杂，但其实理解起来也不难。

比如说，咱们想象一下这样一个场景。

在一个刮大风的日子里，你走在路上，突然发现路边有一块塑料布被风吹得飘了起来。

这是为啥呢？其实就是因为风刮得快，也就是空气流速大，导致塑料布上方的压强变小了，而塑料布下方的压强还是正常的，这样上下压强一不平衡，就把塑料布给“抬”起来啦。

再比如，大家坐火车的时候，可能会听到广播里说，列车快速行驶时，不要靠近铁轨。

这也是因为列车速度快，带动周围空气流速加快，使得压强变小。

如果人靠得太近，身后正常的大气压就可能会把人推向列车，那可就危险啦！还有飞机能飞起来，也是利用了这个原理。

飞机的机翼形状特殊，上面是弧形，下面相对较平。

当飞机飞行时，空气在机翼上方流速快，压强小；下方流速慢，压强大。

这样上下的压强差就产生了一个向上的升力，把飞机托了起来。

咱们再回到这个公式，在实际应用中，它的作用可大了。

比如在水利工程中，工程师们要计算水流的速度和压强，来设计合理的水坝和渠道，确保水流既能顺利通过，又不会对设施造成破坏。

在汽车设计中，也得考虑流体流速和压强的关系。

汽车的外形可不是随便设计的，要让空气能顺畅地流过车身，减小阻力，同时还要保证车身的稳定性。

甚至在医学领域，也会用到这个原理。

比如一些医疗器械的设计，要考虑液体在管道中的流动情况，确保药物能准确、有效地输送到需要的地方。

总之，流体流速与压强的关系公式虽然看起来有些深奥，但它却实实在在地影响着我们生活的方方面面。

流体压强与流速的关系知识点总结一、流体压强与流速的关系基本概念。

1. 流体。

- 定义：液体和气体都具有流动性，统称为流体。

例如水是常见的液体流体，空气是常见的气体流体。

2. 压强与流速关系。

- 内容：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小；流速越小的位置压强越大。

- 实验探究：- 典型实验：对着两张平行放置的纸吹气，两张纸会相互靠近。

这是因为吹气时，两纸之间空气流速大，压强小，而纸外侧空气流速小，压强大，在内外压强差的作用下，纸张相互靠近。

- 飞机机翼升力原理：飞机机翼的形状是上凸下平的。

当飞机飞行时，空气流过机翼，上方空气流速大，压强小；下方空气流速小，压强大。

从而产生向上的升力，使飞机能够在空中飞行。

二、生活中的应用实例。

1. 球类运动。

- 足球中的“香蕉球”：运动员在踢球时，使球一侧的空气流速快，另一侧空气流速慢。

比如用右脚内侧踢球的右侧，球就会向左旋转。

球左侧空气流速快压强小，右侧空气流速慢压强大，这样球就会在空中沿弧线飞行。

2. 通风系统。

- 火车站台安全线：当火车高速行驶时，火车周围空气流速大，压强小。

如果人离火车太近，身后的大气压会把人推向火车，非常危险。

所以站台设置安全线，提醒乘客与火车保持一定距离。

- 家用通风扇：通风扇工作时，扇叶转动使附近空气流速加快，压强变小，从而使室内的空气流向通风扇，达到通风换气的目的。

3. 航海中的应用。

- 帆船航行：帆船的帆是利用了流体压强与流速的关系。

风吹向帆时，帆的形状使得帆的一侧空气流速大，另一侧流速小，从而产生压强差，推动帆船前进。

三、相关计算与简单应用中的分析思路。

1. 分析思路。

- 首先确定研究对象（是气体还是液体的流动情况），然后找出流速不同的位置，根据流速大小判断压强大小，再根据压强差分析物体的受力情况或者流体的流动方向等。

2. 简单计算示例（较少涉及复杂计算）- 例如：已知水管粗细不同的两段，粗管横截面积是细管的2倍，水在粗管中的流速是1m/s，求水在细管中的流速。