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A-Level物理:流体Fluid知识点详解

来源:      浏览:      发布日期:2021-06-30 10:30

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A-Level物理科目主要涉及三大方面的内容,有电学、力学和运动学,今天,我们重点来介绍一下力学中的流体知识点,下面,跟随锦秋讲师张翰林来具体看一下。

流体(Fluid)本身的定义是任意可以流动的物质,这其中包含了液体和气体,同时会有一些固体在特殊情况下也能表现出流体的性质。当固体进入静止流体中时,就会受到浮力(upthrust)的影响,那么根据固体的位置变化可以对其进行受力分析。

●当固体漂浮在水面上,浮力>重力;

●当固体悬浮在水中或者是匀速下降,浮力=重力;

●当固体加速下降,浮力<重力。

如何计算液体产生的浮力,伟大的阿基米德提出了一条定律,这是流体静力学的一个重要原理。它指出,浸入静止流体中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量。

也就是说,浮力=物体排开的流体重量。同学们在初中物理中都学过:

其中m是mass(质量),v是volume(体积)。那么,=,流体重量weight of fluid=g.

通过流体的重量我们就可以判断出浮力的大小Upthrust=weight of fluid=. 

由于流体本身是可以任意流动的,那么在不同情况下就会产生不同的流动方式,一种是层流(laminar flow),另一种是湍流(turbulent flow)。

层流本身是流体的一种流动状态,它作层状的流动。流体在管内低速流动时呈现为层流,其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。流体的流速在管中心处最 大,其近壁处最 小。

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层流会发生在流体速度较低时,当速度逐步提高到达一定数值以后,层流就会转变成湍流,也就是说,当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合。这时的流体作不规则运动,有垂直于流管轴线方向的分速度产生,这种运动称为湍流。

6.jpg

接下来我们来看一道例题。

Give an example of object that are designed to have laminar flow and sketch diagram to show the laminar flow.[3]

首先,我们需要判断出什么样的物品是可以产生层流,为了满足层流的特性,可以举出的物品为pipe(管道)。

其次,我们需要画一个草图来描绘出层流的流动情况, 在画图的时候要注意,中间代表速度的箭头长度一定要大于周围的箭头长度,且保持层层递减的关系。这样才符合“层流的流速在管中心处最 大,其近壁处最 小”的定义。

这里给大家展示一个例图:

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