9.4流体压强与流速的关系
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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。
9.4 流体压强与流速的关系【巩固精练】1.如图所示的现象中,不能运用大气压强知识解释的是()2.关于液体和气体压强及相关的应用,下列说法正确的是()A.由于液体受到竖直向下的重力,因而液体只对容器底部产生压强B.三峡船闸是最大的人造连通器C.气体中流速越大的位置,压强越大D.随着海拨高度的增加,水的沸点升高3.下列实例中,利用“流体流速越大,压强越小”原理的是( )4.如图所示,水平桌面上并排靠近放置两个相同的小木块。
当用细管沿水平方向对着木块间的狭缝快速吹气时(D)A.两木块都不受摩擦力B.两木块受到的摩擦力大小相等,方向相同C.两木块受到的摩擦力大小不等,方向相同D.两木块受到的摩擦力大小相等,方向相反5.下列各种现象与其涉及的物理知识之间的关系,正确的是( )A.用高压锅使饭容易煮熟——沸点与压强的关系B.活塞式抽水机——大气压和温度的关系C.水下潜艇能上浮——液体压强和密度的关系D.船闸——液体压强与流速的关系6.下列说法中正确的是()A.作用在物体上的力,只要力的大小和方向相同,力的作用效果就相同B.在物体表面上保持静止状态的木块,物体表面对木块支持力的方向是竖直向上的C.流体流动时,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大D.用力拍打衣服时,衣服上的灰尘脱落,这是利用了衣服的惯性7.如图所示,在装有乒乓球的玻璃杯上方沿水平方向用力吹气,乒乓球会从玻璃杯中“飘”起来,这是由于吹气时,乒乓球上方的空气流速变大,气压变_______的缘故。
潜水员深水作业时必须穿抗压服,这是因为液体内部的压强随深度的增加而________。
8.地效翼船(如图所示)是一种经济、安全的飞行器,其工作原理是:在贴近水面或地面飞行时,离地表很近的带有翼刀或隔断端板的机翼下方,就会形成气流的堵塞,空气流速减小,压强________,使机翼上下表面间的压力差增大,从而产生一个________(选填“向上”或“向下”)的力。
9-4 流体压强与流速的关系一流体压强与流速的关系1.流体流体和气体都是没有一定的形状,且都可以流动,因此把它们统称为流体。
2.实验探究:流体压强与流速的关系(1)提出问题:当流体流动时,流体压强的大小跟静止时有什么不同?(2)猜想与假设:流体压强与流速可能无关,也可能流速越大压强越小,还可能流速越大压强越大。
(3)实验过程:四个小实验探究①实验:在两支筷子中间放上两个乒乓球,用吸管向中间吹气;现象:两个乒乓球向中间滚动;分析:乒乓球向中间靠拢,外侧所受气体的压强大,内侧受到气体的压强小.②实验:在水面上放两只小纸船,用水管向两船中的水域冲水;现象:小纸船向中间靠拢,几乎靠在一起;分析:小纸船向中间靠拢,说明外侧所受液体的压强大,内侧受到的压强小。
③实验:两手握着两张纸,让纸自由下垂,在两张纸的中间向下吹气;现象:纸向中间靠拢;分析:纸向中间靠拢,说明纸外侧所受气体的压强大,内侧受到气体的压强小.④实验:把一纸条放在嘴边,用力从纸条上方向前吹气;现象:纸条就会向上飘起;分析:纸条飘起来,说明上面压强小,是下面大气压强把纸条压起来的。
(4)探究归纳: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。
3.判断流速的快慢(1)流体在相同时间内通过的路径越长,流体的流速越大;(2)在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时,管道的横截面积越小,流体的流速越大;(3)在水平面上高速运动的物体周围,离物体越近流体的流速越大。
(4)用物体的流速与压强的关系解释现象时,首先要弄清哪部分流速大,哪部分流速小,流速大处压强小,压力也小,流速小处压强大,压力也大。
流体受压力差的作用而产生各种表现形式和现象。
4.生活中跟流体的压强与流速相关的现象(1)窗外有风吹过,窗帘飘向窗外;过堂风把衣柜吹开;(2)汽车开过后,两侧的尘埃向中间靠拢;路边的树叶向中间靠拢;(3)踢足球时的“香蕉球”;(4)打乒乓球时发出的“旋转球”;(5)大海中漩涡中心向下凹;(6)厨房排气扇、抽油烟机.二飞机的升力1.飞机飞行时,空气相对飞机向后运动,气流在机翼前方分开,经机翼上下表面在机翼末端会合。
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。