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常用洗衣機洗衣服都有一種體驗,即洗衣機把衣服洗完后,衣服的兜常常被翻過來。如果兜里有硬幣或別的東西,也會被掏出來。這是怎么回事?
要解釋這種現象,得從流體力學的一個基本原理說起。這就是伯努利定律。這個定律說,在一條流線上,流體質點的速度與在這點的壓強成反比。也就是速度愈大壓強愈小。
當洗衣機轉動時,衣服兜口附近流體有一個相當的速度,而衣服兜的底部流體的速度就要小。這是因為褲兜的底部是在褲筒里,上衣的衣兜底部也是裹在衣服的里頭,所以那里的流體相對于衣服的速度要小得多。根據伯努利定律,衣兜底部的壓強就比衣兜口附近的大,這種壓差就會驅使水從衣兜底部流向衣兜口。洗衣機反復轉動,壓差就一次次使流體從兜底流向兜口,這種流動就足以把衣兜翻過來。
因為伯努利定律是一個非常基本的原理,它可以解釋許多現象,并且有很多技術應用。
在刮大風時,不結實的房屋,總是房頂被掀起,形成災害。這是因為刮大風時,房頂的風速很大,而房內的速度為零。所以房內的壓強大,而房頂的壓強小,風大,壓差也就大,大到足以掀翻屋頂。為了設計能夠抵御風災的房屋,特別在我國東南沿海地區,那里經常有臺風光顧,就要著重考慮作用在結構物上的風載荷。這時,通過伯努利定律就可以計算風壓和風速的關系。
伯努利定律最早是由瑞士物理學家、數學家、力學家和醫學家丹尼爾·伯努利提出的。他在1734年完稿,1738年出版的專著《流體動力學》中總結出流體壓強與速度的關系。后人稱為伯努利定律。
