【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第十四章流體力學(xué)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的】?

§14-3流動(dòng)流體里的壓強(qiáng)

【01】在流體動(dòng)力學(xué)中，研究流動(dòng)流體里的壓強(qiáng)和流速的關(guān)系是一項(xiàng)具有很大實(shí)際意義的問題。讓我們來看看下面這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

【02】取一根粗細(xì)不均勻的管子，并在粗細(xì)不同的地方各接上幾根上端開口的豎直細(xì)管，如圖14·7所示。當(dāng)液體穩(wěn)定地流過時(shí)，我們看到，液體在各豎直細(xì)管中上升的高度是不同的。管子細(xì)的地方上升的高度比較低，管子粗的地方上升的高度比較高。

【03】豎直細(xì)管下面的壓強(qiáng)，等于細(xì)管中液柱的壓強(qiáng)與液面上部的大氣壓強(qiáng)之和。豎直細(xì)管里的液柱高，表示這個(gè)細(xì)管下面的壓強(qiáng)大；液柱低，表示這個(gè)細(xì)管下面的壓強(qiáng)小。因此，圖14·7表明：

【04】在穩(wěn)流中，管子粗的部分壓強(qiáng)大，管子細(xì)的部分壓強(qiáng)小。

【05】當(dāng)氣體在管中流動(dòng)時(shí)，我們也可以看到同樣的關(guān)系。如圖14·8所示，管子的粗部和細(xì)部連接著一根細(xì)管，細(xì)管里放了液體。當(dāng)管子里的氣體不流動(dòng)時(shí)，細(xì)管兩邊的液面在同一水平面上?，F(xiàn)在使氣體在管中作穩(wěn)定流動(dòng)，于是我們就看到，接在粗部的細(xì)管中的液面要下降，接在細(xì)部的細(xì)管中的液面要上升，這表示粗部的壓強(qiáng)大，細(xì)部的壓強(qiáng)小。

【06】結(jié)合§14-1中所講的流體的連續(xù)原理，我們就可以得出流體在粗細(xì)不均勻的水平管（或傾斜不大的管）中作穩(wěn)流時(shí)，壓強(qiáng)和流速的關(guān)系。即：流體在管中作穩(wěn)流時(shí)，在管子粗的地方，流速小，壓強(qiáng)大在管子細(xì)的地方，流速大，壓強(qiáng)小。

【07】在§14-2中已經(jīng)講過，流線分布的疏密可以用來表示流速的大小。根據(jù)壓強(qiáng)和流速的關(guān)系，我們還可以用流線的疏密來表示壓強(qiáng)的大小。即：流線疏的地方壓強(qiáng)大，流線密的地方壓強(qiáng)小。

例1.試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋流體在粗細(xì)不均勻的管中作穩(wěn)流時(shí)，壓強(qiáng)和流速的關(guān)系。

【解】設(shè)想在流動(dòng)的液體中，有一小塊液體從管子粗的地方流向管子細(xì)的地方（圖14·9）。根據(jù)流體的連續(xù)原理，這塊液體的速度要增大，也就是說，它具有和流動(dòng)方向相同的加速度。根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，這個(gè)加速運(yùn)動(dòng)必然是由于小塊液體受到一個(gè)和流動(dòng)方向相同的作用力的結(jié)果?，F(xiàn)在小塊液體受到兩個(gè)作用力：一個(gè)是管子粗的部分的液體對(duì)它的作用力 F?，方向與流動(dòng)方向相同；另一個(gè)是管子細(xì)的部分的液體對(duì)它的作用力 F?，方向與流動(dòng)方向相反。這兩個(gè)力的合力，就是使小塊液體從粗的部分流向細(xì)的部分作加速運(yùn)動(dòng)的原因。由此可見，粗的部分的壓強(qiáng)比細(xì)的部分的壓強(qiáng)大，也就是流速小的地方比流速大的地方的壓強(qiáng)大。

【08】如果設(shè)想小塊液體從管子細(xì)的地方流向管子粗的地方，則根據(jù)連續(xù)原理，它必然要作減速運(yùn)動(dòng)，通過分析，可以得到同樣的結(jié)論。

習(xí)題14-3

1、為什么行駛在河里的輪船總是被迫偏向鄰近水流較急的地方？

2、在粗細(xì)不均勻的水平水管下面，連接一個(gè)U形壓強(qiáng)計(jì)，壓強(qiáng)計(jì)一端連在水管細(xì)的部分，另一端連在粗的部分。試問當(dāng)水管中的水不流動(dòng)時(shí)和流動(dòng)時(shí)，壓強(qiáng)計(jì)中兩臂的水銀柱高度有什么不同？【管中水不流動(dòng)時(shí)，兩邊的水銀面平；流動(dòng)時(shí)，接在管子粗的部分的水銀面要下降，細(xì)的部分的水銀面要上升】