白努利大力士

白努利大力士

目的

演示流體因流速變化造成壓力差的現象(白努利定律),並探討壓力差形成的升力有多大。


實驗

1.實驗的主體架構是兩片圓形平板,氣流由平板中間流過,觀察下方板子(底盤)因為壓力差所形成的升力大小。
2.將砝碼秤重後吊掛至白努利大力士的底盤。
3.打開送風機將空氣經由導管吹向底盤。
4.重複上述動作,觀察氣體流動時的底盤負重狀況。

 

 

原理思考

為什麼向底盤吹氣,反而使底盤及砝碼被吸起?而且負重可達1.5公斤?

 

依據白努利定律,流體的流速密度、高度、壓力之間須滿足以下之關係 : 


在本系統中,因高度相同(即內=外)、且外=0,所以當兩平板內氣體流速變大時,氣體流過區域的壓力會降低(小於一大氣壓)。此時,因週邊的空氣氣壓大於器壁內,故將底盤向上吸起。

fig2

 

討論
 生活中有哪些類似的現象可用此原理解釋?

 

颱風時風吹過屋頂時屋頂會被掀起的現象。

 

參考資料

“Bernoulli levitation," Am. J. Phys. 71, 176 (2003). C. Waltham, S. Bendall, and A. Kotlicki

 “Foundamentals of Physics", 6th ed., Addison Wesley, 2001, U.S.A., Ch15.Halliday / Resnick / Walker

 

製作

v.1李亞宸、杜宗勳


材料

1.演示使用之送風機為市售吸塵器,並將排氣端當送風裝置即可。
2.教具本體用壓克力加工製成。


指導老師

朱慶琪


 撰稿 

杜宗勳、朱慶琪