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让乒乓球悬停在空中

时间:2024-11-05 09:17:43

我们来做个简单而神奇的实验。

首先,我们要翻出家里的吹风机,找一个卫生卷纸中的硬纸筒,还要准备一个完好无损的乒乓球;然后,我们把硬纸筒套在吹风机的开口处,想办法让吹风机垂直立在桌子上(可以用手扶着),接通电源,打开吹风机的开关,让风通过纸筒呼呼地吹出来;最后,小心翼翼地把乒乓球放在吹风机开口正上方,猜猜这个神奇的小球将会怎样?

没错,我们看到乒乓球悬停在空中了。乒乓球为什么会悬停在空中呢?

1

难道是因为向上吹动的风像一个台子一样稳稳“托住”了乒乓球吗?

为了证实自己的想法,我们可以试着把吹风机倾斜一个角度:如果是风像台子一样“托住”了球,那么在风向倾斜的时候,乒乓球会滚到一边去,对吧?

可是我们会发现,在吹风机的倾斜角度不大的时候,乒乓球并不会滚下来,它似乎被风“抓住”了。

2

难道风真的能“抓住”乒乓球吗?我们还是得通过实验获得答案:让吹风机的风竖直向上吹,手指从两侧轻轻捏住乒乓球,慢慢往风的外侧拉,你能感觉到有股力量在和你作对。在把乒乓球往风口中心拉,当我们拉到一半松手时,乒乓球会被这股力量重新拉回到风口中心。

这是怎么回事

物理学家丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。该原理简单说来就是:在水流或气流里,如果水流或气流速度小,其内部的压强就大,如果速度大,压强就小。所以,当乒乓球悬浮在空气流中时,向上流动的空气撞击球底并因遇阻而减速,在球的底端产生了一个压强较高的区域。这个压强对球产生的压力足以抵消球自身的重力,确实像是“托着”球。但是,托着球的并非一个平面,而是包围在球周围的气流。

正是因为有了包围着球的气流,当我们倾斜吹风机时,小球不会马上滚落;也正是因为有了包围着球的气流,当我们将球往外拉时,空气围绕着球的曲面做高速流动,外侧的空气因为受到阻碍,其速度比内侧的空气速度慢,此时外侧空气压强大,内侧空气压强小,所以球被外侧的空气推回到内侧。

这种悬停很容易就能做到,但它包含的原理却和飞机起飞的理论依据是一样的。

飞机也是被托起来的

飞机机翼的形状是上下不对称的,上表面弯曲,下表面平坦。当气流扫过机翼的上下表面时,上表面上方的气流速度要比下表面下方的气流速度更快。根据刚才提到的伯努利原理可知:机翼上方的空气流速大、压强就小,下方的空气流速小、压强就大,二者对机翼产生的压力差为一个向上的“托力”,就是这个力将飞机托起。

责任编辑孙锴
   

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