[解读液体压强与流速的关系]液体压强与流速的关系
时间：2018-12-28 03:28:25 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
索马里附近海域素有世界航运生命线之称，同时也是海盗活动最猖獗的区域，被国际海事局称为世界上最危险的海域之一.为了保证中国商船在亚丁湾、索马里海域的安全，自2008年12月26日起，中国海军护航编队穿行4400多海里，横跨太平洋、印度洋两个大洋，赴亚丁湾、索马里海域开展护航任务.护航编队一般采用前后护航（如图1）形式，而不是采用“并排”护航，同学们，你知道其中所蕴含的物理道理吗？
要想弄清楚其中的道理，我们不妨从一个小实验谈起.把连通器CDE底部的A端接在水龙头上，关闭阀B，拧开水龙头，待液面静止后，我们会发现C、D、E三个水平管上方细管中的液面相平；如果打开阀门B让水流出，我们会发现C、D、E三个水平管上方细管中的液面不再相平，E管上方的液面最低（如图2所示）.根据我们学过的连通器原理可以知道，当水不流动时，连通器中各容器的液面总保持相平.当水流动时，C、D、E三个水平管上方细管中水柱的高度却不相同，这就意味着C、D、E三个水平管中液面的深度不相同.根据液体的压强公式p=ρgh，可以判断出C、D、E三个粗细不同的水平管中水的压强是不相同的，E管中的液面最低，h最小，所以压强最小.这与我们知道的连通器的原理是不同的，是什么原因呢？
科学家们经过大量的科学研究发现：“流动液体的压强与流速有关，流速越大的位置，压强就越小”.我们知道，流量＝流速×横截面积（其中流量的单位“m3・s-1”，流速的单位“m・s-1”，横截面积的单位“m2”）.实验中，C、D、E三处水的流量是相同的.但是由于E处水管的横截面积最小，所以Ｅ处水的流速最大，而C处水管的横截面积最大，所以C处水的流速就最小.正是因为C、D、E三处水的流速不同才导致了三处的压强不同，E处水的流速最大，压强最小，所以液面最低.
现在我们就可以来解释为什么护航编队通常不采用“并排”护航了.如果并排护航，两船同向行驶.假如两船（如图3）向右行驶，则上方船只下方的水相对于船向左流动，而下方船只上方的水相对于船也是向左流动.那么两船之间水流的速度就是两个相对水流速度的叠加，是两者的和.这样两船之间水流的速度就大，此处的压强就小；而两船外侧水的流速相对较小，压强较大.这样两船外侧的压强大，就会从两侧同时产生压力迫使两船相互靠近，容易发生撞船事故！同学们，你明白了吗？有鉴于此，有关部门就规定：除追越情况外，在航道内航行的船只，不准与其他船只并排航行！
正是了解了“流动液体的压强与流速有关”，才给了我们更多的启示和创造灵感，水翼船就是其中之一.水翼船，顾名思义这种船的船身之下附有水翼.装在船身下的水翼，其形式和机翼一般，上下两面均有曲度，上面弧度较大下面接近直线.当船运动时（如图4），翼面上方的水流从A处运动到B处时，液面变得狭窄，而流量是一定的，所以水流流经B处时的流速变快，故而此处的压强就小；而翼面下方液面相对较宽，流速小，压强大，水翼上方受到向下的压强小，而下方受到向上的压强大，这样就会对水翼产生一个向上的压强差，从而产生一个向上的升力，将船体托出水面，消除大部分水的阻力，使船只可以高速航行.据记载，这个办法是1861年英国的机翼设计师莫伊偶然发现的.莫伊认为，在水里试验机翼的性能比空中好，因为水的密度是空气的600倍.于是他在小船上装了三副水下翼进行试验.结果发现，小船即使以中速行驶，船身也“几乎升出了水面”.达到一定的速度时，船体完全越出水面，船体与水面摩擦力消失.正是这个偶然的发现，给了我们更多的灵感，才使得“船”有了更多的家庭成员和用途！有兴趣的话，同学们还可以登陆一些网站，去了解水翼船的更多信息.
读到这里，你一定手痒了吧？那同学们们不妨就动起来，按照下面的提示玩一玩吧！准备两只小纸船、一支大注射器，一大盆水，将两只纸船并排放在水面上使其静止不动（如图5），然后用大注射器向两船之间的水面快速注水.猜猜看，两船将怎样运动呢？赶快试试吧！
最后，谁仔细阅读别莱利曼的《趣味物理学》中的一件记事.
别莱利曼著的《趣味物理学》记述了这样一件事情：1912年秋的一天，世界上最大的轮船之一的远洋货轮“奥林匹克”号正在海上航行，此时一艘比“奥林匹克”号小许多的铁甲巡洋舰“豪克”号从后面追上来，在距“奥林匹克”号约100m的海面上，与“奥林匹克”号并排疾驶，就在这时，小军舰“豪克”号好像受到了一种巨大力量的作用，竟自扭转了船头，舵手的操纵早已失灵，几乎笔直地向巨轮冲来，祸事发生了，“豪克”号铁甲巡洋舰舰首把巨轮“奥林匹克”号的船舷撞了一个大洞，有五位海员受伤，有些货物落水，损失惨重，事情发生后，海事法庭对此次肇事进行了审理，结果“奥林匹克”号的船长被判为有过失的一方.同学们，如果你是“奥林匹克”号的船长，你将怎样辩护呢？
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