伯努利原理：不仅重要，还如此有趣
伯努利是瑞士的物理学家、数学家、医学家，他的名字与一个数学家族紧密相连，这个家族四代人中共有十位成员，而伯努利是这个家族中最出色的一位，16岁时在巴塞尔大学开始学习哲学和逻辑，后来获得了哲学方面的学位，紧接着在17岁到20岁期间又转向医学领域进行深造，并于1721年成功获得医学学位，从此成为了一名著名的外科医生，同时他还担任过解剖学教授的职务。在父兄影响下，最终他选择了数理科学方向，伯努利取得的成就范围很广，除了流体动力学这个核心领域，还涉及天文测量、引力、行星运行轨迹不规则性、磁现象、海洋学、潮汐学等多个方面。
本文从实例篇、理论篇、应用篇三个方面展开。
《实例篇——伯努利原理》
丹尼尔·伯努利于1726年率先阐述道开yunapp体育官网入口下载手机版，当水流或气流速度较慢时，其压强会较高；而当速度加快时，压强则会降低。这一发现被称为“伯努利原理”。
我们手持两张纸片，向两张纸片之间送气，会看到纸片不会飘开，反而被一股力量挤压得彼此靠近；因为两张纸片中间的空气被我们吹动后，流动速度加快，导致气压降低，而两张纸片外侧的空气没有流动，气压保持较高，所以外侧气压较大的空气将两张纸片挤压在了一起。
这就是“伯努利原理”原理的简单示范。
（1）列车（地铁）站台的安全线
在列车（地铁）站台上都划有黄色安全线。
由于火车高速行驶时，紧邻车厢的气流会随之急剧流动，导致气压降低，站台上若有人过于靠近火车，其身体前后会产生显著的气压差异，身后较大的压力会将人推向列车，从而造成危险。
因此，当火车高速驶近时，绝不能站在轨道旁，或者紧邻公路的地方，因为高速行驶的列车对旁边的人会产生强大的吸附作用。有实验数据表明，当火车以每小时五十公里的速度行驶时，大约有八公斤的推力会从后面将人向火车方向吸引。
理解了伯努利效应，现在等车时，是不是再也不敢随意穿过那条警戒线了，快把这个知识告诉你的朋友们吧
（2）船吸现象
1912年秋季，名为“奥林匹克”的大型邮轮正在海上行进，在它前方百米远的地方，有一艘体量相对较小的铁甲巡洋舰“豪克”号正快速行进，两艘战舰彼此距离很近，并排向前移动，如同在竞赛一般。突然，高速航行的“豪克”号仿佛被巨轮的引力所牵引开元ky888棋牌官方版，完全无视舵手的操控，径直朝着“奥林匹克”号冲撞而去。最终，“豪克”号船首与“奥林匹克”号船侧相撞，造成一处巨大破口，引发了一起严重海事灾难。
这次船只的失事究竟是由于什么缘由呢？在那个时刻，没有人能够明确说明，据说在审理这起罕见案件时，海事法庭也只好含糊其辞地判定“豪克”号船长处置失当呢！
事后大家才搞清楚，那次海上的意外变故，原来是“伯努利原理”在起作用。我们清楚，按照流体力学中的“伯努利原理”，流体承受的压力同它的流动速度存在关联，速度加快时，压力就会减弱，速度减慢则压力增大。借助这个原理来分析这次事件，就能很轻易地弄明白事故发生的缘由。
先前发现，当两只船并排驶行时，船与船之间的水域流速比两侧快，中间水流对船内侧产生的压力，也比两侧外侧对船外侧的压力弱。所以，在侧向水的推力影响下，两船会逐渐向中间移动，直至发生碰撞。考虑到“豪克”号体型更小，在同等大小的推力作用下，它向两船中央靠拢的速度明显更快。这就导致了“豪克”号撞上“奥林匹克”号的事故发生。
现在航海上把这种现象称为“船吸现象”。
我们用图解分析一下：
图218里有两艘船，它们在平静的水面上并排前行，或者并排停泊在流动的水中。两船之间的水域相当狭窄，因此那里的水流速度比船外的水流快得多（如果觉得不好理解，可以想象船是静止的，而水从船旁快速流过），水的压力也比船外小。这样一来，两艘船就会被周围压力较大的水推挤到一起。有经验的海员们都很知道两艘并排驶着的船会互相强烈地吸引。
倘若两艘船只肩并肩航行，其中一艘稍稍滞后，如图219所示，情形将更为严峻。促使两船靠近的力F和F，会导致船体偏转，并且船B转向船A的力量更为显著。在这种状况下，相撞是不可避免的，毕竟舵手已经无法及时调整航向。
这类海上灾难屡次出现，同时船舶和舰船体积持续增加，一旦发生相撞事件，其造成的破坏也会更加严重，为此，全球海事管理机构针对此类情形下的航行准则实施了严谨的规范，这些规范涉及多方面内容，例如，当两艘船只并排航行时，双方必须维持多远的距离，在经过狭窄水域时，小型船只与大型船只应如何进行避让操作，等等。
因此，人们便明白了：为何部分水道看似宽阔，而相关机构却强调：“船只无法同时通行或对向航行”了。
（3）游泳
懂得了伯努利效应，就能知晓：为何进入水流急速的江河流域游泳，存在极大的风险。
有人估算过，江心水流若每秒行进一米，人体会承受约三十公斤的拉扯与推挤，即便是游泳技艺精湛的人，面对这般情形也常会感到胆怯，不敢轻易靠近那里。
（4）刮风掀翻屋顶或压垮大桥
风起时，屋顶上方的气流速度极快，与风速相等，而屋顶下方的气流几乎静止不动。依照伯努利原理，此时屋顶下方的气压强于屋顶上方的气压。倘若风力持续增强，屋顶上下之间的压强差距随之增大，一旦风速突破某个临界值，巨大的压强差便会猛地将屋顶掀翻！依照我国唐朝知名诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中所吟咏的：“八月秋深狂风大作，掀翻了屋顶上好几层茅草。”
飓风导致桥梁损毁，也是“伯努利效应”所致：飓风掠过桥梁时，会从桥身顶部和桥洞中穿过。由于桥洞的横截面积相较桥面要小，因此风流过时速度加快，导致压强降低，而桥面处风的速度较缓，压强较高。由此形成压强梯度。倘若桥梁无法抵御这种压强差异，便会被压垮。
（5）香蕉球（弧线球）
如果你常看足球比赛的话，肯定见过前场直接任意球。这时防守方常派五六名球员在球门前筑起一道屏障，阻挡进球方向。进攻方主罚队员随即发力踢出一记强力射门，皮球绕过屏障，起初看似要飞出球门，但突然改变方向划出弧线，直奔球门而去，门将完全无法应对，只能眼睁睁看着球进了。这种颇具魔力的技术，就是著名的“香蕉球”。
足球为何会划出弧线轨迹呢？这涉及到踢“弧线球”的技巧，球员并非正中球心，而是稍稍偏离，借助脚背与球面接触，促使球体在飞行中持续旋转，这种旋转力改变了球的运动方向，使其偏离直线。此刻，一部分气流朝着球体后方行进，同时，球体与空气的相互作用产生了摩擦力，导致球体附近的空气也跟着发生转动。因此，球体一侧的空气运行速率会提升，而另一侧的空气运行速率则会下降。
流体力学有个定律：流体速度越快，其内部压力就越低。足球两侧的气流速度存在差异，导致它们施加在球体上的压力也不相同。这种压力差迫使足球沿着气流速度较快的一方发生偏转。
（6）喷雾器
喷雾器是利用流速大、压强小的原理制成的。
气体从缝隙快速逸散，缝隙周围的气压低，容器内液面之上的气体压强大，液体沿着细管向下移动，从管口排出，液体在气流的作用下，被击碎成细小的水珠。
（7）汽油发动机的化油器
汽油机的混合气制备装置，和喷洒液体的器具运作方式一致，该装置主要承担两个任务：
（由于技术、利润等原因，汽车的化油器已经被电喷取代）
化油器用于给汽缸提供燃料和空气的混合气体，其运作方式如下：当汽缸内的活塞执行吸气动作时，空气会进入管路系统，在经过管道的细小区域时，空气的移动速度会显著加快，而压力则会明显降低，汽油随即从安装在细小区域的喷嘴中喷出，被雾化成细小的颗粒，与空气混合后进入汽缸内部。
《理论篇——伯努利方程》
伯努利方程由瑞士物理学家伯努利所创，为理想流体稳定流动的基础公式，对明确流体内部各点的压力与速度具有重要作用，在水利工程、船舶制造、飞行器设计等领域得到普遍运用。
必须留意，伯努利方程源自机械能守恒原理，因此它只适用于粘滞性可被忽略、无法压缩的理想流体情况。当涉及粘性流体时，粘滞阻力会因消耗机械能而转化为热量，导致机械能不再守恒。若要运用伯努利方程处理此类流动，需额外考虑机械能损耗因素。
《应用篇——伯努利方程的广泛使用》
丹尼尔·伯努利于1726年阐述了著名的伯努利定理，该定理属于流体力学的重要公式。伯努利公式描述了理想状态下的稳定流体运动规律，其核心内容为：一种无法压缩的介质，在运动过程中如果不受粘滞力影响，那么沿着流动路径上任意两个位置的总能量开yun体育app入口登录，包括压力能量、运动能量和高度能量，数值将维持恒定。这个原理的深层含义是能量守恒定律在流体中的具体体现，表现为：运动能量加上重力势能再加上压力能量，其总和始终等于固定数值。水泵方面表现为：速度水头与静水头以及位差水头之和恒定不变，其中一个显著推论是：在相同高度下流动时，流速越快，压力则越低。
应用1：翼型升力
飞行器为何能离地升空，是由于机翼承受了向上的推力。飞行时，机翼附近气流轨迹的分布情况是机翼横截面的形状上下不均匀，机翼上方的气流轨迹紧凑，速度较快，下方的气流轨迹稀疏，速度较慢。根据伯努利原理可以明白，机翼上方的气压较低，下方的气压较高。由此便形成了施加在机翼上的向上的支撑力。
应用2：离心式水泵
泵壳负责收集由叶片甩出的液体，这些液体在泵壳中沿着通道逐渐增大的方向行进，速度随之降低，压力则相应提升，将动能（速度头）转化为静压能（静压头），从而减少能量损耗。因此，泵壳的功能并不仅限于聚集液体，它更扮演着能量转换装置的角色。
应用3：虹吸现象
