水龙头关小水压会变小吗
伯努利方程是问题的关键。
你可以想象到的是,在水龙头关闭时,水龙头上方的
水压压力是不变
的。
在这种条件下:当你把水龙头打开很小的时候,水龙头上方的
压力相应的减少了那么一点点
,那么这种压力减少量去哪儿了呢?实际上它
转化成了水的动能
和
克服水龙头摩擦力做的功
。这时候你的手指把水龙头堵住了,但是你发现,不完全堵死的时候,水竟然能喷射出来。这与不用手指堵住的情况大大不同。这个现象激发起了你的好奇心,你不禁想:难道用手指一堵就能使水流加快?这
岂不违背能量守恒规律
?
事实上水龙头关闭的时候,每一滴水的能量是10 。你把水龙头开的很小的时候,一秒钟流10滴水,水的动能占2分,8分能量全部被水龙头摩擦掉。也就是说当流速是每秒钟10滴的时候,水释放的静压能为100,水龙头摩擦掉了80,动能带了20 。当你把手指摁上去的时候,
水流其实减小了
,变成了一秒钟5滴。由于速度减少了,
水龙头摩擦掉的能量大大减少
。总数50的能量,摩擦力摩擦掉了20,剩下30的能量以动能的型式体现。也就是说原来每一滴水的动能是2,现在是6 。比原来大大的具有冲击性了。
本质是手指的摁压使得流速减小,水龙头的摩擦消耗最少按照2次方大减,将静压能的转化从水龙头摩擦的消耗上转移到了动能上
。(在平直管中,摩擦力消耗的功率与速度的2次方成正比,但在水龙头中,最少2次)而手指与水的摩擦力很小,可以忽略不计。
伯努利方程讲的就是
压力能与动能,摩擦消耗能之间的关系
,不神秘。
也致曾经在水龙头旁边迷惑的自己!
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