“流速大压强小”中的流速是相对地面的速度吗?
——对香蕉球现象的再分析
2021-05-15任少铎
物理教师 2021年4期
任少铎
(厦门市海沧区东孚中学,福建 厦门 361000)
伯努利原理是初中物理的知识,教材并未给出其适用条件和具体公式形式,只是通过典型的定性实验阐释简单的规律:流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大.[1]但课本并未强调所谓的“流速”应当是空气相对于地面的流速还是相对于被压物体的流速,根据课本之前的定义,如果没有特别说明参照物,参照物通常选地面.然而,又有人提出所谓的“流速”究竟是空气相对于被压物体的流速,否则在行驶的火车里做流速与压强的实验就很可能会出现与地面截然不同的效果.然而,根据这种理论,香蕉球现象就无法解释了!那么事实究竟如何呢?为了消除疑问,笔者查阅了相关资料,对伯努利原理进行了深度研究,并从科学严谨的角度,对香蕉球现象进行了再分析,以供广大师生参考.
1 问题的提出
在球类运动中,经常会见到球在飞行时偏离预定直线“拐弯”的现象,因为其轨迹类似香蕉的形状,于是称之为香蕉球,足球中又称为弧线球.香蕉球的原理并不复杂,根据初中阶段的“流速大压强小”的知识便可解释.如图1所示,球从右向左前进,并做顺时针旋转(从读者观察的角度),此时因为球对空气有“拖拽”效应,球的上方被球“拖拽”的气流就是“顺风”的,球下方气流则是“逆风”的,因此球上方的气流速度比下方大,由“流体在流速大的地方压强小”可知,球会受到一个向上的压力差,这个压力……
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