伯努利听了都说好!教你气球旋转术

作者: 公子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-04-27 12:47:07

本文介绍了如何通过伯努利原理和康达效应,使用气球、打气筒、双面胶、吹风机等器材制作一个旋转气球环,并详细解释了背后的科学原理。

大家应该都看过气球上天,但不知道有没有看过气球转圈呢?最近“旋转气球”的视频在网络上大火,今天就让小编带领大家来分析下这背后是什么原理?

实验器材:气球、打气筒、双面胶、吹风机、所标杯。

实验步骤:

第一步:用打气筒吹气球,一共要吹5~7个气球,并且保证每个气球大小都差不多。如果想要锻炼下肺活量,也可以用嘴吹哦。

第二步:用双面胶将一个气球的顶部和另一个气球的底部粘在一起。

第三步:将所有气球收尾相接粘在一起,形成一个环。如果有条件可以用更多气球,效果更震撼哦。

第四步:将气球环竖直放在空中,用吹风机在下面向上吹风,气球环在空中快速旋转了起来!调整吹风机位置,还可以让气球在空中完成各种“高难度动作”哦。

原理解说:这个实验主要应到了伯努利原理和康达效应。

首先根据伯努利方程,在不可压缩流体的定常流动中,流体的压强、速度和高度满足关系:因此根据伯努利原理,空气流速越大的地方压强越小。吹出向上的气流,这里气压减小,就会影响周围的空气向中间聚拢,如图所示。此时气球受到两侧气流的影响,这使得气球不会到处跑,基本悬停在吹风机上方。这里有点像之前实验中通过吹气让小球悬浮在吸管上。

实际气体的流动情况远比这要复杂,简单来说压强差实际上也会产生一个向上的压力差,这个力也有一个逆时针的力矩,会让气球环有逆时针转动的趋势。康达效应指的是流体总是倾向于沿着壁面流动这种现象。当壁面弯曲时,流体就会偏离原来的运动方向。空气同样也有康达效应,当气体流经气球一侧时方向发生改变,可以看做气流受到气球给的“吸引力”,根据牛顿第三定律气流也会给气球一个方向相反的力,这个力也会推动气球逆时针转动。

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