伯努利定律是流體力學中,很基本的概念,日常生活中的例子,只能說它們用的部份利用了伯努利定律,而不是全部.伯努利定律升力的產生面(我不講推力,中文在這容易讓物體跟流體的相對速度的菜市場說法搞混)不光是作用在平底的地方,精確一點講應該說相較路徑短的地方,只是這樣講容易理解.
(1)飛機的機翼,直昇機的旋翼,船的螺旋槳都是.拿機翼來說,大多是底扁上曲,利用伯努利定律的方式來提高升力,減少速度的要求.螺旋槳不光是利用伯努利定律為主體,但在造型上也能看得出來.
(2)車子因為設計的限制以及為了減低風阻,幾乎永遠都是下平上曲.而依伯努利定律,這樣就會產生升力,在高速時升力會更高.所以車子在高速時抓地力變差,與事實相輔.
(3)海中生物如鯨魚與海豚都有沖出水面的能力.這就與它們的造型有關,下平上曲.鯊魚也有同樣的造型,所以會利用這種優勢,由下往上攻擊目標.(我不知道是因為習性造成的天擇還是天擇造成的習性,這點我就不敢說我懂了.)
伯努利定律
這是說當流體流速減少時, 壓力會增加, 試想空氣流經飛機機翼截面, 通過機翼上方的流體因為行徑路線比較長 (機翼上半部曲面弧長較長) ,因此速度比較快. 因而壓力會較下方流體壓力來的小, 所以下方氣壓大於上方氣壓, 造成飛機的昇力.
此為比較簡易的說法
--------------------------------------------------------------------------
而較專業的說法則如下
因為機翼受到氣壓差所造成的浮力，我們可以利用「伯努力定律」來解釋。
一般來說機翼的形狀是上面凸底下凹，飛行的時候從上下兩面流過的氣流速度會有差異。根據伯努力定律，從下面流過的速度慢，所以壓強大，相反地，從上面流過的速度較快，所以壓強亦較小，壓強大的一方要向壓強小的一方產生推力，這就是機翼的昇力。
實際上的飛機機翼是一個仰角的，而不是水平，這樣即使機翼本身沒有上下表面的凹凸區別，也會因為氣流的衝激而產生昇力。當仰角不超過一定限度的時候，仰角越大，升力也越大。
手擲滑翔機無動力，也沒有控制面可供操縱，完全依賴自身的穩定。飛機要能在空中飛行，最重要的是要達到兩點：升力的產生和穩定性的維持，產生升力來克服地心引力，使飛機在空中維持一定高度，而具有穩定性，才能使飛機平穩的飛在天空中。
主翼提供升力 水平尾翼保持俯仰方向穩定(抬頭/低頭)
垂直尾翼保持航力方向穩定(左右搖擺)
主翼上反角提供滾轉方向穩定(左右傾斜)
伯努力定律：
飛機在飛行時的受力，主要又四個，分別為推力、升力、阻力和重力。推力為飛機飛行的最主要之力，因為有足夠的推力才能產生飛機起飛所需的升力，當產生的升力大於重力時，飛機就會開始飛離地面。越洋飛機長時間處於巡航狀態，而此時的升力等於重力，推力等於阻力。
動學中，能量守恆觀念：動能＋位能＝定值，推導出伯努利定律：
動能＋壓力＝定值
1/2ρμ2 + P=constant
p:壓力 ρ:液體密度 μ:流速
此結果告訴我們，當液體流速減少時，壓力便會增加。
伯努利定律的由來：
(1)來自血壓的靈感：
25歲的伯努利回到了瑞士，並與其父親高徒－尤拉一起研究，它們對血
流和壓力之間的關係有很大的興趣，並著手研究。
很快的，全歐洲的醫生都使用伯努利的方式量病人的血壓，一直到170
年後(西元1896年)，一個義大利的醫生改良方法，一直沿用至今。
(2)由牛頓運動定律衍生出流體力學。
伯努利想更進一步的研究血流和血壓，所以他又返回早期所研究的能量
守恆的工作，進而發展出伯努利定律。
伯努利定律在生活上的應用：
(1)文氏管流量計，乃測定一液體的流速。
(2)皮氏管，乃測定一氣體的流速。
(3)動昇力，由一流體經過一物體如機翼之流動結果。
(4)火箭推力，由氣體逃脫所產生在一火箭上之力。
Ｐ+1/2dv²=Ｐ'+1/2dv'²
速度越快的地方~壓力越小..速度慢的地方~~壓力較大
實驗:
i)將一寶特瓶上半部取下.將大口端修平
ii)將大口端朝下~大口端下放一紙片...從小口端快速吹氣........紙片不會掉落
吹 氣
↓
┌┘ └┐ ←寶特瓶上半部
↖│ │↗
─────── ←紙片
原理:
從上方吹氣時.空氣會由大口端和紙片中間的細縫急速留出(流出方向為↖ ↗)
所以紙片上方的壓力小於一大氣壓,紙片下方為一大氣壓.....紙片自然不掉落
所謂的
給呂薩克定律是只在衡壓下，定量氣體之體積與絕對溫度成正比。
當溫度每身高1度C時，其體積增加量約為0度C時體積的1/273.15。設Vo為一氣體在0度C時之體積，V為氣體在t度C時之體積則V可以
V=Vo(1+t/273.15)(衡壓下)
= (273.15+ t) Vo/273.15
若令 T = 273.15+t ；To = 273.15
則上式可寫
V = Vo(T/To)
V1/T1=V2/T2 = K'２
或是 V = K'2T
在式子中K'2為比例常數，其視氣體的量，壓力及體積之單位而定。
所使用的溫度為絕對溫標。
波以耳定律
當溫度不變時，定量氣體的體積，常與其壓力成反比，此謂之波以耳定律。
密閉容器內的氣體，它的壓力會隨著容器體積的變化而跟著改變。容器體積變大時，氣體壓力就變小。容器體積變小時，氣體壓力反而變大。
波以耳定律:當增加琺碼的重量時(壓力增大)，體積變小。壓力與
氣體體積成反比
我們每天的呼吸，就是氣體的體積及壓力之間的相互作用。當肋骨的橫隔膜放鬆而上升時，壓縮 肺部使體積減小，此時肺臟內部壓力比外界空氣壓力大，因此釋放出氣體，當橫隔膜收縮而下降 時，肺部體積增加，使得壓力降低，因此外界氣體得以進入肺臟直到內外壓力相等。
沒有留言:
張貼留言