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流體的性質 — 伯努力原理

流體的性質 — 伯努力原理. 機翼上下空氣流速不同，造成壓力，產生向上推力。. 2. 紙杯變化球、創意噴霧器、灌籃高手 ( 示範與體驗 ). 壓力小. 壓力大. 慢. 慢. 快. 材料 :. 活動一：紙杯變化球 紙杯 ( 或塑膠杯 ) 2 個 膠帶 1 段 橡皮筋 3 條 活動二：創意噴霧器 紙杯 1 個 吸管 2 支 活動三：灌籃高手. 作法 :. 紙杯變化球 創意噴霧器. 作法 :. 灌籃高手. 投手利用球的旋轉投出變化球. 球未旋轉時. 7. 球旋轉時. 球向右飛但向上偏. 8. 　白努利方程式及其應用.

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流體的性質 — 伯努力原理

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Presentation Transcript

  1. 流體的性質— 伯努力原理

  2. 機翼上下空氣流速不同，造成壓力，產生向上推力。機翼上下空氣流速不同，造成壓力，產生向上推力。 2

  3. 紙杯變化球、創意噴霧器、灌籃高手(示範與體驗)紙杯變化球、創意噴霧器、灌籃高手(示範與體驗) 壓力小 壓力大 慢 慢 快

  4. 材料: • 活動一：紙杯變化球 紙杯(或塑膠杯) 2個膠帶 1段橡皮筋 3條 • 活動二：創意噴霧器 紙杯 1個吸管 2支 • 活動三：灌籃高手

  5. 作法: • 紙杯變化球 • 創意噴霧器

  6. 作法: • 灌籃高手

  7. 投手利用球的旋轉投出變化球 球未旋轉時 7

  8. 球旋轉時 球向右飛但向上偏 8

  9. 　白努利方程式及其應用 流體動力學（ hydrodynamics） 研究運動流體裡一些物理量之間的關係與原理，主要是流體壓力與流速的關係。 穩流（steady flow） 流動 不穩定流（擾流或紊流 turbulent flow）

  10. 穩定流 流體流經某一定點的速度是固定的，不隨時間改變。 流經不同點可能有不同的速度。如此的流動，可使流體看起來每一點各有各的速度，而流體每一點的運動軌跡所形成的連續線，稱為流線（streamline）。

  11. 流過圓柱體的穩定流顯示出不相交的流線

  12. 不穩定流 不穩定流的流線沒有固定的形狀，會隨時間而改變。 通常密度愈大、流速愈快、黏性愈小的流體流動，愈容易變成不穩定流。 流量轉大

  13. 白煙自香爐中升起，剛開始為穩定流，後來變為不穩定流。白煙自香爐中升起，剛開始為穩定流，後來變為不穩定流。

  14. 流體有黏滯性 運動流體若受到器壁上的阻力作用，或流體內部微觀結構影響，造成流速受到阻礙，彷彿有摩擦力的效應，稱之為流體有黏滯性。 理想流體 理想流體則意謂是一種無黏滯性、以穩定流方式運動的不可壓縮流體。 不可壓縮則是指流體內部密度處處固定

  15. 任何理想流體的流動﹐都遵守兩個方程式： 連續性方程式（ the equation of continuity） 白努利方程式（ Bernoulli′s equation） 連續性方程式是質量守恆的結果 白努利方程式是能量守恆定律的結果

  16. 一﹑連續性方程式 連續性方程式給出流體速度與截面積的關係

  17. 流動是穩定的，同一段時間內，左端流入與右端流出的質量應相等，就是質量守恆的概念。流動是穩定的，同一段時間內，左端流入與右端流出的質量應相等，就是質量守恆的概念。 ρAv為流體的質量流率， 即單位時間流體的質量

  18. 理想流體的連續性方程式 因為時距相同，理想流體為不可壓縮，密度固定，消去後ρ和Δt 得 Av：流體的體積流率（ volume flow rate）也稱流量 也就是說，同一時段內﹐流入管中的體積與流出的體積是相同的。

  19. v1> v2 在管徑較大處，流體流速較小。 在管徑較小的地方，流速變大。

  20. 用水管在草地上噴水灑水，我們常會捏住管口讓噴口變小，則水速較大噴得較遠。用水管在草地上噴水灑水，我們常會捏住管口讓噴口變小，則水速較大噴得較遠。 較大河流的出海口，常形成三角洲，因出海前流速較快，水中可攜帶較多泥沙流動，一流出河口到大海，相當於河流變得極寬，流速大減以致於帶不動泥沙，沉積了下來。

  21. 二﹑白努利方程式 水平流動的流體而言，流速較快之處，壓力較小，較慢之處，壓力較大，這個原理被稱為白努利效應 (A)流體流入狹窄處時加速，離開時減速。 (B)壓力差產生的推力，使流體在 A 處加速，在 B 處減速。

  22. 白努利方程式 流體在管中流動，除了流速的變化（或截面積的變化），高度也有變化。 由質量守恆定律： 流入A1的流體質量=流出A2的流體質量 所以 由功能原理： 淨力所做的功＝力學能的變化 ;所以

  23. 壓力項單位為N∕m2看成是（ N．m）∕m3表示單位體積所作的功。 速度項是 為單位體積的動能。 高度項是ρgy 為單位體積的位能。 白努利方程式就是能量守恆定律的應用

  24. 壓力差產生的推力所作的功可轉換為流體的動能及位能。壓力差產生的推力所作的功可轉換為流體的動能及位能。

  25. 當高度變化可忽略時，或維持為水平流動，則白努利方程式可簡化為：當高度變化可忽略時，或維持為水平流動，則白努利方程式可簡化為： 流速快的地方壓力小，流速慢的地方壓力大。 有速度差時，會造成壓力差。

  26. 顏料噴霧器 上方空氣從噴頭快速噴出，流速快、壓力變小，下方顏料液面為靜止空氣，壓力較大，將顏料壓入管中上升，再被快速流動的空氣噴出成霧狀。

  27. 利用兩個出口的壓力差，使新鮮空氣被引人洞中，如土撥鼠所挖的地洞，即為此原理之應用。利用兩個出口的壓力差，使新鮮空氣被引人洞中，如土撥鼠所挖的地洞，即為此原理之應用。

  28. 灌籃高手

  29. 文丘里流量計（Venturi flowmeter） 利用上方液柱高度可知點 1 及點 2 的壓力，則由連續性方程式及白努利方程式可求得流速，進而求得管中流體的體積（或質量）流率。

  30. 如圖所示，而A2=3A1。當水流經此水管時，在A2的壓力P2為68200Pa，流速為4m/s，則在A1的水壓力及流速各為何？如圖所示，而A2=3A1。當水流經此水管時，在A2的壓力P2為68200Pa，流速為4m/s，則在A1的水壓力及流速各為何？ 解:

  31. 白努利方程式 若考慮靜止流體 v1＝v2＝0 靜止液體的液壓公式，壓力受深度影響的結果

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