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讓乒乓球懸停在空中

時間:2024-11-05 09:17:43

我們來做個簡單而神奇的實驗。

首先,我們要翻出家裡的吹風機,找一個衛生卷紙中的硬紙筒,還要準備一個完好無損的乒乓球;然後,我們把硬紙筒套在吹風機的開口處,想辦法讓吹風機垂直立在桌子上(可以用手扶着),接通電源,打開吹風機的開關,讓風通過紙筒呼呼地吹出來;最後,小心翼翼地把乒乓球放在吹風機開口正上方,猜猜這個神奇的小球将會怎樣?

沒錯,我們看到乒乓球懸停在空中了。乒乓球為什麼會懸停在空中呢?

1

難道是因為向上吹動的風像一個台子一樣穩穩“托住”了乒乓球嗎?

為了證實自己的想法,我們可以試着把吹風機傾斜一個角度:如果是風像台子一樣“托住”了球,那麼在風向傾斜的時候,乒乓球會滾到一邊去,對吧?

可是我們會發現,在吹風機的傾斜角度不大的時候,乒乓球并不會滾下來,它似乎被風“抓住”了。

2

難道風真的能“抓住”乒乓球嗎?我們還是得通過實驗獲得答案:讓吹風機的風豎直向上吹,手指從兩側輕輕捏住乒乓球,慢慢往風的外側拉,你能感覺到有股力量在和你作對。在把乒乓球往風口中心拉,當我們拉到一半松手時,乒乓球會被這股力量重新拉回到風口中心。

這是怎麼回事

物理學家丹尼爾·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。該原理簡單說來就是:在水流或氣流裡,如果水流或氣流速度小,其内部的壓強就大,如果速度大,壓強就小。所以,當乒乓球懸浮在空氣流中時,向上流動的空氣撞擊球底并因遇阻而減速,在球的底端産生了一個壓強較高的區域。這個壓強對球産生的壓力足以抵消球自身的重力,确實像是“托着”球。但是,托着球的并非一個平面,而是包圍在球周圍的氣流。

正是因為有了包圍着球的氣流,當我們傾斜吹風機時,小球不會馬上滾落;也正是因為有了包圍着球的氣流,當我們将球往外拉時,空氣圍繞着球的曲面做高速流動,外側的空氣因為受到阻礙,其速度比内側的空氣速度慢,此時外側空氣壓強大,内側空氣壓強小,所以球被外側的空氣推回到内側。

這種懸停很容易就能做到,但它包含的原理卻和飛機起飛的理論依據是一樣的。

飛機也是被托起來的

飛機機翼的形狀是上下不對稱的,上表面彎曲,下表面平坦。當氣流掃過機翼的上下表面時,上表面上方的氣流速度要比下表面下方的氣流速度更快。根據剛才提到的伯努利原理可知:機翼上方的空氣流速大、壓強就小,下方的空氣流速小、壓強就大,二者對機翼産生的壓力差為一個向上的“托力”,就是這個力将飛機托起。

責任編輯孫锴
   

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