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  • 13
  • Oct
  • 2018

壓縮空氣集中噴出 力道足以推倒紙箱牆

記者 湯道舜 報導

2018/10/13 17:54

把空氣壓縮、儲存再送出就可以觀察流體運動的規律。如果這些壓縮空氣從不同形狀的出口射出後會是什麼形狀?大陸一個科學節目,邀請學生和科學家以現場實驗的方式找出答案。

想像一下,當壓縮空氣集中之後,從一個特定出口噴出時會產生多大的力?立起的紙箱牆一角應聲而倒,足見一旦壓縮空氣被釋放出來,這股力道不容小覷,不過這時候節目主持人要親自體驗。雨傘瞬間開花,壓縮空氣一旦累積了足夠的力量,所形成的氣流確實讓人驚訝。

中國科學院物理所研究員曹則賢:「出來這一股有速度的氣體,那麼有些的呢可能因為失去速度跑出去了,那麼有些那個路上的空氣可能被我碰撞以後有速度又加進來了,然後呢在這樣一個過程中整體上是沿著一個方向運動,但是又是三維(度)空間的一個體系就是出現渦流這種現象,是非常非常自然的,這種現象就是說大自然裡到處都是的。」

這是屬於流體力學的研究範圍,可是如果把壓縮空氣的出口換成不同形狀,噴射出來的氣體,會不會因此改變形狀?這是個有趣的問題,電視機前的觀眾,在答案揭曉之前先來聽聽大學生們怎麼說。

大陸清大學生陳鯤羽:「一個很大的圓,它的邊界是趨近於直線的,如果你只考慮它的邊界直線的那一部分,你打出來也可以是一條近似於直線的東西,所以我覺得極限第一點如果你弄一個特別特別的三角形,它能不能打出來一個很大很大的圓形呢,我覺得不行。」

大陸中科院大學博士生張昊琳:「其實我們可以看到的那個形狀是煙的形狀,可能在很多人的概念裡面煙是一種氣,其實煙是固體小顆粒,所以說我們要想看到形成的形狀其實是看到煙形成的形狀,而因為它是個氣流又是速度比較快,經過這些炮口然後固體小顆粒相對來說顆粒也很小,我認為它們的分散度和流動性是很強的,我認為不會受到這個炮口形狀太大的影響。」

這是公說公有理,婆說婆有理的兩種看法,所以,走過路過,不要錯過,馬上揭曉答案。

中國科學院物理所研究員曹則賢:「這是一個非常酷的流體力學實驗,渦環它實際上是在空氣流動的過程中形成的,渦旋形成的關鍵實際上是氣流離開炮口的速度,那麼炮口的形狀會影響氣流離開炮口時候的速度分布,但是不太會影響最後形成渦漩的結果,因為環狀渦流的形成是三維(度)空間中,氣體單向流的必然結果,流體運動實在是太複雜了,但是偏偏在我們的日常生活中主要遇到的東西又是流體,所以說關於這一方面的研究,比方說包括氣象、水文甚至各種飛行器,各種在水下航行器的設計問題其實都會涉及到這個流體力學。」

猜對了嗎?其實生活中,有太多習以為常的現象,如果仔細觀察,也能找到許多讓人會心一笑的小驚喜。

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更新時間:2018/10/13 17:54

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