上帝”的羔羊与流体的压强

2019-10-13 18:01:14

  一百多年前的一个冬天的早晨,俄罗斯沙皇派出一位钦差大臣前往西伯利亚,所乘火车将经过一个名叫鄂洛多克的小站,火车站站长沃尔伦斯基一大早就让职工把车站打扫得干干净净,身着笔挺的新制服,率领全站职工手捧鲜花排列在铁路两旁,恭候钦差大臣的到来。

  不一会,列车在汽笛声中风驰电掣般地冲进了由38名铁路员工组成的“人巷”,离列车很近的人们举起手中的花束正准备欢呼,突然,所有的欢迎者都像是被人从背后猛推了一下,纷纷地不由自主地向火车方向仆倒下去……

  结果,这“魔鬼般的黑手”,造成了4人终身残疾,而包括站长在内的其余34人全都成了滚滚车轮下的冤魂。

  奇特的惨案发生后,地方法院开始调查事件真相。然而,列车状况良好,司机和员工都没有违章操作。反复调查都没有结果,法官只好在判决书上写下了《圣经》上的一句话:“每个人都是上帝的羔羊,迟早要回到上帝的跟前!”

  一名著名的俄罗斯科学家听到这个“判决”结果后,哀叹道:“可惜法官不懂伯努利定理……”

  那什么是伯努利定理呢?

  我们不妨先做一个实验:用手握着两张纸,让纸自由下垂。在吹气前,两张纸互相平行,保持一定距离,没有吸引,也没有排斥;然后,在两张纸的中间向下吹气,结果发现两张纸不再平行,也没有出现人们所认为的向外运动,而是两张纸一起向内靠拢。

  我们来分析一下这过程:不吹气时,纸两侧的空气相对静止,空气对纸条内外两侧的压强相同,压力也相等,使得纸条静止;当向中间吹气时,纸条向内运动,说明纸条受到了向内的压力,或者说向内的压力大于向外的压力;而和纸条接触的只有空气,那只能说明是空气使纸条发生了运动,也就是大气压力使纸条发生了运动;同一张纸条内外的受力面积相等,向外的压力小,说明其压强小;而纸条内外不同的是空气流动的速度。在吹气时纸条之间的空气流动速度增大,纸外侧空气没有变化,压强也不变,变化的只能是纸条内侧的压强,此时压强减小,使得纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸条就在这个压力差的作用下向中间靠拢。

  早在1726年,物理学家伯努利通过反复实验和分析得出了“在气体和液体中,流速越大的位置压强越小”的著名结论,这就是伯努利定理。

  那我们现在来找找“鄂洛多克事故”的真凶:

  火车高速运动时,人与火车之间的空气流速大,压强变小;人外侧的空气流速没有变化,压强不变;这样在人体的一边压强变小,人体的另一边压强不变,从而在人体的两面就产生了压强差,正是这个朝向火车的压强差把人们推向了火车,从而酿成了此次重大的事故。

  看来“鄂洛多克事故”的真凶不是“上帝”的羔羊,而是可怕的大气压强啊!

  事故给了人们教训,所以从此以后,距火车站台边沿1m的位置画了一条黄线来警告乘客:不要越过此线,否则会有生命危险。

  当我们以后在火车站台上候车时,不要越过安全线;或在铁路边玩耍时,不要靠近高速行驶的火车。