儿童科普故事:难以避免相撞的两艘轮船【生活中的伯努利原理现象】

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适合年龄:6岁以上

难易程度:中级

1912年秋天,有艘当时世界上最大的远洋轮船“奥林匹克”号和铁甲巡洋舰“哈克”号相距100米并行。突然,有一股巨大的力量迫使两船靠拢,两艘船上的舵手发现了两船在急速靠近,都采取了果断措施,竭力反向转舵,但已无济于事,两船仍然撞在了一起。“哈克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上,把“奥林匹克”号撞了个大洞,造成了一起重大的海上交通事故。为此,海事法庭以“奥林匹克”号没有给“哈克”号让路为理由,判“奥林匹克”号船长为失职罪。

可是,科学家们不同意这种判决,他们认为“奥林匹克”号船长是无罪的,这个意外事故,主要是流体的性质所造成的。根据伯努利原理,液体的压强跟它的流速有关系,流速越大,压强就越小。当“奥林匹克”号和“哈克”号并排航行时,在它们之间形成了一条水沟,这里的海水虽然没有向前移动,而船却向前高速行驶着。从相对运动的观点来说,这相当于海水高速向后移动,而两船外侧的海水,虽然也相当于向后移动,但比起两船之间的海水来说,流速要慢得多。因此两船外侧海水对船舷的压力大得多,正是这个压力差,把质量较小的“哈克”号推向“奥林匹克”号。所以“奥林匹克”号船长的确应该是无罪的。

这种事故以前是经常发生的,不过在大船没出世以前,这种现象还不严重。现在大轮船多了,必须非常重视这种现象,避免发生意外。

和伯努利原理有关系的现象很多,如正在飞速前进的火车,对车外就会产生一种“吸力”。有人计算过,当火车时速为50千米时,人站在火车近旁,这个力竟有8千克,它足以把人吸向火车一边。因此,站在正在飞速行驶的火车旁边是非常危险的。

拓展科普知识:什么是伯努利原理现象

丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前,水力学所采用的基本原理,其实质是流体的机械能守恒。即:动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为:等高流动时,流速大,压力就小 。

需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。

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