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伯努利原理,释义(SPM 物理)

对于流动的流体,流速较大处压强较小,流速较小处压强较大。

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EnglishBernoulli's principle
Bahasa MelayuPrinsip Bernoulli
中文伯努利原理

释义

对于流动的流体,流速较大处压强较小,流速较小处压强较大。

压力

你需要掌握的要点

伯努利原理指出,在流动的流体中,流速较高的区域压强较低,而流速较低的区域压强较高。这种流速与压强之间的反比关系,对流动的液体和气体都同样适用。

这一原理在考试中主要以描述和解释日常应用的形式出现,而较少涉及计算。在翼型(即飞机机翼)上,其形状使空气在弯曲的上表面流动得比较平坦的下表面更快。

机翼上方流速较快的空气,其压强低于下方流速较慢的空气,这一压强差就产生了一个向上的力,称为升力

其他常见的应用包括本生灯,快速流出喷嘴的气体会在附近形成低压区,从而通过侧孔吸入空气以改善燃烧;以及杀虫剂喷雾器,快速吹过管口上方的空气会降低该处的压强,从而把液体沿管道吸上来并喷出。旋转的球在飞行中发生弯曲的现象,同样可以用伯努利原理来解释。

例题解析

在 4531 课程中,伯努利原理通常以描述性方式而非数值计算的方式来考查,因此这里用一段附标注的飞机机翼说明来代替计算题。

考虑空气流过一个翼型形状的机翼。机翼上表面比下表面更弯曲,因此在相同时间内,流过上表面的空气必须经过更长的路径,这意味着机翼上方的空气流速更高。

根据伯努利原理,机翼上方较高的流速对应着较低的压强,相较之下,下方流速较慢的空气压强较高。由于机翼下方的压强大于上方的压强,便产生了一个向上的净力,称为升力,作用在机翼上。

当这个升力等于或大于飞机的重量时,飞机就能够升空并保持在空中飞行。

考试如何考查

在试卷一中,客观题常要求考生辨认哪种情境显示出因流速较高而压强较低,或在翼型图上标出正确的高压或低压区域。在试卷二中,结构题与论述题通常要求考生写出伯努利原理、解释飞机机翼升力是如何产生的,并描述本生灯或杀虫剂喷雾器如何运用同一原理。

在试卷三中,实验或应用类题目可能要求考生描述一个简单的演示,例如向两张悬挂的纸之间吹气,并用伯努利原理解释所观察到的现象。

常见的错误是把关系颠倒,说成流速较高导致压强较高,或者在完整的解释中忘记把压强差与最终产生的力清楚地联系起来。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

常见问题

伯努利原理是不是说流速越快的流体压强就越高?
不是,恰恰相反。伯努利原理指出,流动流体中流速较高的区域压强较低,而流速较低的区域压强较高。正是这种反比关系,而不是正比关系,产生了飞机机翼的升力,也驱动了其他一些日常应用。
飞机机翼究竟是如何利用伯努利原理产生升力的?
翼型弯曲的上表面迫使空气在上方的流速比下方更快。根据伯努利原理,机翼上方流速较快的空气压强低于下方流速较慢的空气。由此产生的压强差形成了一个向上的净力,即升力。
为什么本生灯会通过侧孔吸入额外的空气?
从本生灯喷嘴喷出的气体流速很高,根据伯努利原理,这会在喷嘴周围形成一个低压区。这个低压区会通过侧孔吸入周围的空气,与气体混合,从而使燃烧更加完全、更加高效。

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