Question

一道不理解的物理题，希望得到解决。。

如图所示，三个直径不同的塑料管a、b、c连接在一起（a管直径最大，c管直径最小），然后与抽气机相通．当抽气机抽气时，将三个气体压强传感器分别放入管内，将传感器与计算机相连，从计算机上就可以读出三个位置气体的压强值．图中显示器所显示的“压强-时间”图象中，最下面一条曲线对应的塑料管是（　　）

Answer 1

C，也就是管径最小的那个。
原理可以通过伯努利方程解释。由于三个管子是串在一起的，所以每秒流过的气体量肯定是相同的，因而管径越小，其流速越快。而通过伯努利方程可知，连通的情况下，流速越快，其压强就越小。

追问

为什么管径越小流速越快，我初中生。。。不懂什么方程

追答

不是说了吗= =
“由于三个管子是串在一起的，所以每秒流过的气体量肯定是相同的”，流过的体积一样的话，直径越小，长度就越大，每秒流过的长度越大，不就是速度越大吗……

追问

为什么说串联的话流过三个管子的气体体积相同？？？

追答

因为呢……如果A管流出了一些气体，而流进B管的又不是这么多的话，那剩下的（或多出的）气体跑哪去了……总不能在管道里堆着越来越多的气体不流动吧……

追问

哦。。我已经理解了。。但是我还想问一个问题。。为什么飞机机翼上表面的空气流速大呢？？？

追答

第一（不那么严谨的话可以不考虑这个），机翼划过空气的话，划过的那一小段时间内，机翼对空气几乎没有什么推动（反过来说就是阻力小），所以空气在水平方向上可以认为是没有移动的；
第二，机翼是上凸下平的，单单路程来说，上面因为凸出来所以长一些，结合第一点中空气水平方向上没有移动，所以相对机翼来说，上面流过的空气在同样时间内走的路程长一些，也就是速度大一些……

追问

为什么机翼上表面在单位时间内经过的路程长呢？？难道不是经过上方机翼所花时间多吗？？

追答

因为第一点……机翼对上下两侧的空气没有推动，也就是说，如果给这坨空气做个标记的话，机翼划进去之前，这坨是这样的，机翼把这坨划成两半，再划出去之后，这坨还是这样的，上下两侧的空气并没有相对移动……机翼利用的就是这点，无论路程怎么样，进去再出来之后，上下的空气都相对不移动，所以只要路程长一点就能做出速度大一点……而不是说两个空气分别以同样速度划过去，然后时间不同路程不同最后错开了……

追问

太深奥了，不是很懂。。。

追答

算了，想到个简单的解释：因为相同的是水平方向的速度，上表面的话，多了个垂直分量，总速度就大了。这个能理解了吧……

追问

呵呵，这解释挺牵强的。。好吧。。只有这样了。。谢谢。。非常感谢、、

Answer 2

在气体流动过程中，管的直径越大，气体流动速度越小，气体的压强就越大；反之，管的直径越小，气体流动速度越大，气体的压强就越小。
可见，图中显示器显示的“压强－－－时间”图象中，最下面那条曲线（压强最小）对应的塑料管是C管。

追问

为什么管的直径越大，气体流动速度越小

追答

这是流体动力学的内容。如果你没学过，应该知道初中有个例子：在相距较近的两张纸之间吹气时，两张纸是靠近的，说明在两张纸之间空气流动较快，气压较小，外面两侧气体流动很慢，气压较大，所以两张纸就被“挤”到一起或靠近了。

追问

这个我知道，我想知道为什么管的直径越大，气体流动速度越小，能解释详细点吗？？？

Answer 3

c (这是一个流体力学问题，c 管最细 ，气体流速最大压强最小，即气压最低。)

Answer 4

c，空气流量是一定的，管道越粗，空气流速越慢，流体流速越快，其压强越低。

追问

为什么管径越粗，空气流速越小？？？

追答

因为每个管子在单位时间内通过的气体体积（流量）是一定的，流量=流速*横截面积。
举个栗子：我们假设1秒钟流过空气体积为10，面积为5的管内空气流速为10/5=2，面积是1的管内的空气流速就有10/1=10，这么说可以明白吧

追问

哦。。我已经理解了。。但是我还想问一个问题。。为什么飞机机翼上表面的空气流速大呢？？？

追答

这是由机翼的气动外形导致的，机翼结构是上方凸起程度高于下方的，平行气流经过机翼，由于其阻碍导致流管截面变小，上下表面的空气流速均增加。但由于机翼上表面的弯度大于下表面弯度，上方流线密度更大，可知上表面气流的流速整体上要高于下表面气流速度。

追问

我没学过流线啊。。可以解释得更详细吗？？拜托了。。

非常感谢！！！

追答

这里假设空气是不会被压缩，每处性质不变，空气间及空气和机翼间无摩擦，空气按不相交的线路流动（流线）。机翼从空气中划过，前缘将空气分割，被分割的空气又会在后缘合并。原本的空气是水平流动的，被分割后上下两股气流弯曲，合并后气流又会是水平的。上方的气流由于弯曲程度更大，上表面气流从分割点到汇合点的路径更远，其在上表面流动速度更快。如果流速慢了的话，空气会一直堆积在机翼上表面，下表面的空气则会越来越少，这种情况流线就相交了（合并，分开）。

Answer 5

压强与体积成反比，即容器体积越大,压强越小。图像中住下面一条曲线表示的压强最大，所以对应体积最小的塑料管，也就是直径最小的塑料管c.