解释什么是伯努利
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解释什么是伯努利
让你形象的理解管道中的流体是如何运动的,使你对流体有更深层次的认识
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什么是伯努利事件
在概率论中 只有两个试验结果的试验称为伯努利试验。 (即事件)例如你投掷硬币,不是正面就是反面。
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什么是伯努利原理?
“流体力学之父”丹尼尔伯努利提出了伯努利定律,它适用于一切流体,如气流或水流。那它主要介绍的是什么?在我们的现实生活中又有什么应用呢?一起来看一下吧!
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生活中的伯努利现象及其原理解释
一个乒乓球,一杯水,就能给孩子演示有关“伯努利原理”的现象!一起来看看吧
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什么是伯努利定律?
在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这就是被称为“流体力学之父”的丹尼尔·伯努利1738年发现的“伯努利定律”。这个压力产生的力量是巨大的,空气能够托起沉重的飞机,就是利用了伯努利定律。飞机机翼的上表面是流畅的曲面,下表面则是平面。这样,机翼上表面的气流速度就大于下表面的气流速度,所以机翼下方气流产生的压力就大于上方气流的压力,飞机就被这巨大的压力差“托住”了。当然了,这个压力到底有多大,一个高深的流体力学公式“伯努利方程”会去计算它。伯努利开辟并命名了流体动力学这一学科,区分了流体静力学与动力学的不同概念。1738年,他发表了十年寒窗写成的《流体动力学》一书。他用流体的压强、密度和流速等作为描写流体运动的基本概念,引入了“势函数”“势能”(“位势提高”)来代替单纯用“活力’讨论,从而表述了关于理想流体稳定流动的伯努利方程,这实质上是机械能守恒定律的另一形式。他还用分子与器壁的碰撞来解释气体压强,并指出,只要温度不变,气体的压强总与密度成正,与体积成反比,用此解释了玻意耳定律。伯努利方程设在右图的细管中有理想流体在做定常流动,且流动方向从左向右,我们在管的a1处和a2处用横截面截出一段流体,即a1处和a2处之间的流体,作为研究对象.设a1处的横截面积为S1,流速为V1,高度为h1;a2处的横截面积为S2,流速为V2,高度为h2.思考下列问题:①a1处左边的流体对研究对象的压力F1的大小及方向如何②a2处右边的液体对研究对象的压力F2的大小及方向如何③设经过一段时间Δt后(Δt很小),这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离分别为ΔL1和ΔL2,则左端流入的流体体积和右端流出的液体体积各为多大它们之间有什么关系为什么④求左右两端的力对所选研究对象做的功⑤研究对象机械能是否发生变化为什么⑥液体在流动过程中,外力要对它做功,结合功能关系,外力所做的功与流体的机械能变化间有什么关系推导过程:如图所示,经过很短的时间Δt,这段流体的左端S1由a1移到b1,右端S2由a2移到b2,两端移动的距离为ΔL1和ΔL2,左端流入的流体体积为ΔV1=S1ΔL1,右端流出的体积为ΔV2=S2ΔL2.因为理想流体是不可压缩的,所以有ΔV1=ΔV2=ΔV作用于左端的力F1=p1S2对流体做的功为W1=F1ΔL1=p1·S1ΔL1=p1ΔV作用于右端的力F2=p2S2,它对流体做负功(因为右边对这段流体的作用力向左,而这段流体的位移向右),所做的功为W2=-F2ΔL2=-p2S2ΔL2=-p2ΔV两侧外力对所选研究液体所做的总功为W=W1+W2=(p1-p2)ΔV又因为我们研究的是理想流体的定常流动,流体的密度ρ和各点的流速V没有改变,所以研究对象(初态是a1到a2之间的流体,末态是b1到b2之间的流体)的动能和重力势能都没有改变.这样,机械能的改变就等于流出的那部分流体的机械能减去流入的那部分流体的机械能,即E2-E1=ρ()ΔV+ρg(h2-h1)ΔV又理想流体没有粘滞性,流体在流动中机械能不会转化为内能∴W=E2-E1(p1-p2)ΔV=ρ(-))ΔV+ρg(h2-h1)ΔV整理后得:整理后得:又a1和a2是在流体中任取的,所以上式可表述为上述两式就是伯努利方程.当流体水平流动时,或者高度的影响不显著时,伯努利方程可表达为该式的含义是:在流体的流动中,压强跟流速有关,流速V大的地方压强p小,流速V小的地方压强p大.
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如何从微观角度解释伯努利原理?请尽量详细
伯努利方程是纳维-斯托克斯方程的工程应用吧,他们有一个共同点,都是用欧拉描述法下推导来的,而欧拉描述法是将流体中所研究的各个物理量看成一个一个的场来解释,如速度场,压强场,没有液体质点的概念。你说的微观角度,应该是指液体质点了,那个就是采用拉格朗日描述法的思想了,而非欧拉描述法,伯努利方程是欧拉描述法下面的一个方程。 不过所说的两种描述法是可以等价的,我就不知道,所指的等价是指哪方面的等价了。追问
感谢您的回答,您说的液体质点就是我指的意思。因为用质点的角度可以很好帮助的理解理想气体状态方程等内容,但不知道是否对伯努利方程这种流体流动的行为也能适用?追答
呵呵,不要用您来称呼我呀,两个方程采用的研究模型不一样吧,就像刚才楼上说的,流体是连续的,流体微元仅平面运动就有平移,线变形,角变形什么的,不像气体一样,可以看成一个一个的小刚球而采用碰撞理论,我记得那个气体状态方程就是采用小钢球模型利用动量定理,动量守恒等推导出来的吧。而流体由于它的实际特性,采用质点模型是很难准确描述流体性质的,这也就是流体力学中都采用了连续场的方法来研究(欧拉描述法),而非质点的方法(拉格朗日描述法),伯努利方程也是如此,伯努利方程里面最基本的就是采用了流线这个概念来推导,它是场里面的一个概念。 哈哈,当然了,如果你用流体质点的观点,也即拉格朗日描述法,来推出一个结果和伯努利方程一样的方程,那估计方程就可以以你的名字命名了 写这么多,希望能帮到你呀
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以上是关于伯努利的问答