听话的小球

“听话的小球”是科技馆展品中让学生倍感兴趣的一件展品。小球为什么能够听话的沿着C型管跑圈圈呢？这就涉及到流体力学中的一条著名定律，伯努利定律，伯努利原理往往被表述为p+1/2ρv²+ρgh=C，这个式子被称为伯努利方程。式中p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。它也可以被表述为p1+1/2ρv1²+ρgh1=p²+1/2ρv2²+ρgh²。

1726年，瑞士物理学家、数学家、医学家丹尼尔·伯努利提出了“伯努利原理”：“在水流或气流里，如果速度小，压强就大；如果速度大，压强就小”。即等高流动时，流速大，压力就小 。

“听话的小球”展台下方有一个风机，按下启动按钮，风机会沿着右边的竖管向上吹风，竖管里的空气快速流动，压力就变小了。而外界空气压力是正常值，与之形成压力差，空气会从压力大的位置向压力小的位置流动，所以空气就沿着C型管被源源不断地吸进了竖管里。小球则顺着气流的运动沿着C型管跑圈，周而复始。我们在等火车时要站在安全黄线以外，在高速公路上超车时要离大汽车远一点，足球运动员能踢出漂亮的“香蕉球”，乒乓球运动员能拉出美丽的“弧旋球”，飞机能飞上天空，到水流湍急的江河里去游泳是一件很危险的事，刮风掀翻屋顶或压垮大桥，喷雾器、消防炮等都有伯努利原理在起作用。伯努利原理对于确定流体内部各处的压力和流速有很大的实际意义，在水利、造船、航空等部门有着广泛的应用。

我们来看看历史中2个小故事。1905年冬季的一天，在俄国一个名叫鄂洛多克的小车站上，站长率全站38名员工，排成两队分别站在铁路线两旁，恭候沙皇派来视察的钦差大臣。不多久，列车在汽笛声中风驰电掣般地冲进了由38名铁路员工组成的“人巷”。离列车近一点的人员刚要举起手中的花束来欢呼，突然，所有的迎接人员都像是被人从背后猛推了一下，纷纷不由自主地向火车方向扑倒……这“魔鬼般的推力”，造成了包括站长在内的34人死亡，其余4人终身残疾。惨案发生后，地方法院开始调查惨案的真相。结果反复调查都找不出惨案发生的原因，机车状况良好，司机和员工都没有违规操作。其实这就是伯努利现象。当列车高速驶来时，靠近列车车厢的空气被带动而快速运动起来，压强就减小，站长和他的员工们离列车过近，他们身体前后会出现明显的压强差，身体后面较大的压力差将把他们推向列车而造成惨痛的灾祸。因此，在火车（或者是大货车、大巴士）飞速而来时，你绝对不可以站在离路轨（或车）很近的地方，千万不能跨过安全的黄色线，因为疾驶而过的火车（汽车）对站在它旁边的人有一股很大的吸引力。

1912年秋天，“奥林匹克”号轮船正在大海上航行，在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号正在向前疾驶，两艘船似乎在比赛，彼此靠得比较近，平行着驶向前方。忽然，正在疾驶中的“豪克”号好像被大船吸引似地，一点也不服从舵手的操纵，竟一头向“奥林匹克”号撞去。最后，“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上，撞出个大洞，酿成一件重大海难事故。究竟是什么原因造成了这次意外的船祸？同样是“伯努利原理”。原来，当两艘船平行着向前航行时，在两艘船中间的水比外侧的水流得快，中间水对两船内侧的压强，也就比外侧对两船外侧的压强要小。于是，在外侧水的压力作用下，两船渐渐靠近，最后相撞。现在航海上把这种现象称为“船吸现象”。 有经验的海员们都知道两艘并排驶着的船会互相强烈地吸引。

下面我们一起来动手做有关伯努利原理的小实验吧。

器材准备：卡纸、吹风机、吸管、乒乓球、透明胶、双面胶、矿泉水瓶、洗洁精瓶、剪刀、茶叶罐、蚊帐撑杆不锈钢管

1、 相吸的“人”

用卡纸做两个假人站在站台上，间隔适当距离，用吹风机吹风模拟高速行驶的列车，看看会发生什么现象。

2、“船吸”模拟：两个乒乓球放在用双面胶固定在桌面上的不锈钢管上，间距约5-6厘米，用吸管往两球间吹气，发现球非但没吹开反而相吸。

3、乒乓球发射机

将矿泉水瓶、洗洁精瓶剪去头尾，如图示用透明胶粘成v字形圆筒，固定在茶叶罐底座上，就做成了乒乓球发射机。一头放入乒乓球，另一头用电吹风机沿着圆筒的上端吹风，我们可以看见乒乓球一个个像炮弹一样快速地发射出去。

4、悬浮的乒乓球

打开吹风机，吹风机的出风口朝上，把乒乓球放到风口后，松开手，乒乓球悬浮在空中，左右慢慢倾斜吹风机，乒乓球也不会掉下来。

5、 吹不走的球

剪下矿泉水瓶含瓶口部分，像个小漏斗，将乒乓球放入其中，吹风机的出风口朝上，用电吹风对着瓶口向上吹，加大风力，球也吹不走。