学习日记14--乒乓球悬浮问题

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乒乓球悬浮问题的力学分析

现象1

将一个乒乓球置于吹风机风口，吹风机向上吹气，此时乒乓球会悬浮起来。若使吹风机调整角度，偏左或者偏右，乒乓球也会在空中随之向左或向右偏移。

解释

1. 首先乒乓球受到自身重力（向下）和吹力（向上）的作用而保持平衡。
2. 伯努利定律：其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。
3. 当吹风的角度往右（左）偏时，右（左）侧的风速大，压力小，左（右）侧的风速小，压力大。因此小球会受到一个向右的力。该力与重力和吹力三力平衡，从而小球仍悬浮。

现象2

图1、图2
图1所示：在水流冲入漏斗时，水会往下慢慢流出，小球不会浮出水面。图二所示：当从管中往下吹气，小球不会掉下来。

解释

1. 还是由于伯努利原理，漏斗上方水流速小，下方水流速大，上面的压力大于下面的压力，会把小球往下压。小球往下压使得其与漏斗形成封闭面，水无法向下流动，由于乒乓球密度小从而浮上来，然后水继续向下流动。如此循环，因此小球会稳定在某一高度位置。
2. 同理，由于伯努利原理，小球下方压力大，上方压力小，把小球往上压，使其与漏斗形成封闭面，然后小球上方压力急剧增大，使其往下掉，气流跑出，如此循环。最终小球也会稳定在某一位置。