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  • 13
  • Oct
  • 2018

壓縮空氣集中噴出 力道足以推倒紙箱牆

2018/10/13 17:06
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。

圖/翻攝自CCTV中国中央电视台YouTube
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。

節目主持人:「哇,哇。」

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。

節目主持人撒貝寧:「發射開炮(哇,哈啊,哇,哈啊)。」

學生觀眾:「哇。」

節目主持人尼格買提:「衝擊波非常強大。」

節目主持人撒貝寧:「力量很大嗎?」

節目主持人尼格買提:「但它不致於傷人。」

節目主持人撒貝寧:「就是你會感覺到它有一下這個力量。」

節目主持人尼格買提:「有、有、有,就好像被一陣狂風突然襲來。」

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。

節目主持人尼格買提:「圓的。」

節目主持人撒貝寧:「而且非常漂亮,非常標準的圓形。」

節目主持人尼格買提:「對(咦、咦、咦),你看,有了。」

節目主持人撒貝寧:「感覺像白娘子一樣,白素貞。」

節目主持人尼格買提:「還是挺夢幻的。」

節目主持人撒貝寧:「哎,現在變成圓的了,看,它懸停在半空,最後有一個圓的停在那個地方。」

學生觀眾:「哎,看出來了,看出來了。」

節目主持人尼格買提:「它一直在(你看、你看)。」

節目主持人撒貝寧:「比剛才好多了(有一點點扭),但還是個圓形,這個過程真是太好玩了,我是真沒想到,這一個是扭著扭著扭著(對),不斷變換著形狀,最後變成一個圓。」

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 17:06

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