流体力学
截面变窄,流动就变快
连续方程 A·v = const(质量守恒),越窄反比越快,Q = A·v
让水流过一根时粗时细的管子。亲自收紧喉口,找出为什么越窄水流越急。
沿管拖动探针,读出截面积 A 和速度 v。越窄越快,乘积 A·v 处处相同。
现在自己来收喉口。面积减半,速度翻倍,面积和速度以反比咬合。
A 和 v 反着动,可乘起来在两个截面相同。这个乘积 A·v 就是单位时间通过的体积,也就是流量。
写成式子是 A1 v1 = A2 v2,即 Q = A·v 不变。拖动 v1,v2 = v1·A1A2 跟上。(不可压缩;气体为 ρ·A·v。)
捏窄管口,同样的水挤过细缝,射得很远。喷嘴、喷雾瓶、注射器都是这个原理。
实际应用总结一下:在定常流里,进来多少就得出去多少,所以截面积与速度的乘积在管子各处都不变。A1 v1 = A2 v2,也就是体积流量 Q = A·v 守恒。于是截面变窄,速度按反比变大:面积一半,速度两倍。这对不可压缩流体成立;可压缩气体里是 ρ·A·v 不变。收窄与加速本是一回事,这个直觉贯穿喷嘴、水管、血管乃至河里的急滩。下一讲伯努利里,我们把同一股流动当作能量来看,揭示为什么流得快的地方压力反而更低。
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