【物理原理】伯努利原理，不仅重要，还如此有趣，绝对脑洞大开！
天才/学霸/大神——伯努利
丹尼尔·伯努利，1700年至1782年，是一位瑞士的物理学家、数学家以及医学家。他在伯努利这一数学世家（历经四代，共有十位成员）中，堪称最为杰出的传承者。16岁那年，他便在巴塞尔大学开始了哲学与逻辑学的学习，并最终获得了哲学硕士学位。在17至20岁期间，他又转向医学领域深造，并于1721年取得了医学硕士学位。凭借卓越的医术，他成为了知名的外科医生，并曾担任解剖学教授的职务。在父母的教诲和影响下，他最终转向了数理科学领域。伯努利在多个科学领域取得了卓越成就，除了在流体动力学这一核心领域之外，他还涉及了天文测量、引力理论、行星不规则轨道的研究、磁学、海洋学以及潮汐现象等多个方面。
本篇文章从实例、理论、应用三个角度进行论述，定能确保您的阅读之旅收获颇丰。
《实例篇——伯努利原理》
丹尼尔·伯努利于1726年首次提出观点：在流体运动中，流速较慢时，其压力相对较高；反之，流速加快时，压力则会降低。这一原理被后人称为“伯努利原理”。
手持两张纸张，向其间吹入气流kaiyun.ccm，观察到纸张非但未向四周飘散，反而相互紧密贴合；这是因为两张纸之间的空气因吹动而流速加快，导致压力降低，而纸张外部的空气则保持静止，压力较高，因此外部压力较大的空气将两张纸紧紧“挤”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。
由于列车高速前进，其周围的空气随之加速流动，导致气压降低。若站台上的人们站得太近，他们身体的前后部分会遭遇显著的气压差异，背后较强的气压会将他们推向列车，从而造成伤害。
因此，当火车（亦或是重型货车、大型巴士）迅猛驶近时，务必避免站在铁路（道路）边缘过近的位置，因为快速通过的火车（汽车）对身边站立的人会产生强烈的吸引力。据研究，当火车以每小时50公里的速度疾驰时，竟会产生约8公斤的推力，将人从后方推向火车。
理解了“伯努利”定律之后，乘坐地铁时恐怕不会再轻易越界横穿那道警示的黄色标线了，不妨把这个知识分享给周围的人吧！（快告诉他们哦~~）
（2）船吸现象
1912年的深秋时节，“奥林匹克”号巨轮在大洋中破浪前行，与之相距百米之遥，一艘体型远小于它的铁甲巡洋舰“豪克”号正急速前进。两艘船仿佛在进行一场竞速，彼此距离颇近，并肩朝着同一方向疾驰。突然间，“豪克”号在高速行驶中，仿佛被巨轮所吸引，对舵手的指令置若罔闻，径直向“奥林匹克”号猛冲过去。最终，“豪克”号的船首与“奥林匹克”号的船侧相撞，造成了一个巨大的缺口，引发了一起严重的海上灾难。
究竟为何这起不幸的海上事故发生？当时无人能给出确切答案。据说，即便是在审理这起离奇的案件时，海事法庭也只能对“豪克”号船长做出操作失误的模糊判决。
后来，人们才逐渐领悟到，那场发生在海面上的不幸事件，实际上是由“伯努利原理”所引起的。根据流体力学中的“伯努利原理”，流体的压力与其流速之间存在关联，流速越快，压力就越低；反之，流速减慢，压力则会上升。运用这一原理来分析此次事故，我们便能轻易地揭示事故背后的原因。
原本，当两艘船舶并排前进时，它们之间的水流速度超过了两侧的水流速度；因此，中间区域的水对两船内侧的压迫力，相较于外侧对两船外侧的压迫力，要小得多。在这种外侧水压力的作用下，两艘船舶逐渐靠拢开yun体育app官网网页登录入口，直至发生碰撞。又因为“豪克”号体积较小，在相同压力的影响下，它向两船中间移动的速度远比“奥林匹克”号快。这就导致了“豪克”号与“奥林匹克”号相撞的事故发生。
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展示了的两艘船，在平静的水面上并排行驶，亦或是在水流中并排停靠。它们之间的水域较为狭窄，因此该区域的水流速度较之两船外侧的水流速度更快。若您觉得难以理解，可以将船只视为静止，而水流则绕船而过。这种情况下，两船外侧的水流速度较慢，压力相对较大。最终，由于周围水域压力较高，两艘船会被挤压至彼此靠近。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。
若两艘船舶并肩航行，其中一艘略显滞后，如图219所示情形，状况将更为严峻。促使两船相互靠近的力F与F，将导致船体发生偏转，且船B对船A的推力更为显著。在这种状况下，发生碰撞几乎是必然的，因为舵已经无法及时调整船舶的航向。
考虑到此类海难事故频发，且船舶规模日益增大，一旦发生碰撞，其破坏力也随之增强，因此，世界海事组织针对此类情况下的航行规则制定了严格的规定，这些规定涵盖了同向航行时两船间应保持的间距，以及在小径道通行时小船与大船应采取的避让措施等。
如此一来，众人便能明了：为何某些海峡与运河看似宽阔，航运管理者却仍旧宣称：“不适宜两艘船舶并行或对驶”的道理了吧！
（3）游泳
掌握了“伯努利原理”，我们便能理解：为何在流速迅猛的河流中游泳存在极大的安全隐患。
有人经过一番计算，发现江心水流每秒流动的速度达到1米时，便会产生大约30公斤的吸引力与排斥力，作用于人体。即便是对水有深刻理解的游泳高手，面对这样的力量，也会心生畏惧，不敢轻易靠近。
（4）刮风掀翻屋顶或压垮大桥
风起之时，屋顶上方空气流速迅速，与风速相当，而下方空气几乎停滞不动。依据“伯努利定律”，此时屋顶下方气压高于上方气压。若风力进一步增强，上下压力差异亦随之增大，当风速达到某一临界点，巨大的压力差将瞬间将屋顶掀起！正如我国唐代杰出诗人杜甫在其诗作《茅屋为秋风所破歌》中所言，八月时节，秋风高远，怒吼之声震耳欲聋，狂风卷走了我屋顶上层层叠叠的茅草。
台风导致大桥倒塌，这同样是“伯努利原理”在起作用。当台风横扫大桥时，它既从桥面掠过，也穿过了桥洞。由于桥洞相对于桥面而言更为狭窄，风在通过桥洞时速度加快，导致压强降低；而桥面上的风速较慢，压强则相对较高。这种压强差异的形成，对桥梁构成了巨大的压力。若桥梁无法承受这种压力，便有可能发生坍塌。
（5）香蕉球（弧线球）
若你常看足球赛事，定会目睹前方直接任意球的场景。那时，往往有五六个防守球员在球门前筑起一道“人墙”，以阻挡射门路径。而进攻方的罚球手，用力踢出一脚，球巧妙地绕过“人墙”，看似即将偏离球门飞出，却意外地沿弧线拐弯，直飞入网，令守门员措手不及，只能眼睁睁地看着球穿过大门。这便是令人称奇的“香蕉球”。
足球为何能在空中划出弧线轨迹？其实，当球员踢出“香蕉球”时，他们的脚并非准确击中球心，而是稍微偏向一边，并且用脚背对球进行摩擦，这样球在空气中前进的过程中，便伴随着持续的旋转。此时，空气一方面随球体朝后移动，另一方面，由于球体与空气间的摩擦作用，球体周围的空气随之产生旋转。因此，球体一侧的空气流速增加，而另一侧的空气流速则相应减慢。
伯努利原理揭示了：气体流动速度增加，其压强相应减小。鉴于足球两侧空气流动速度存在差异，导致两侧对足球施加的压强亦不相同，因此，在空气压力的作用下，足球不得不转向流速较高的一侧。
（6）喷雾器
喷雾器是利用流速大、压强小的原理制成的。
空气通过小孔急速排出，导致小孔周围压力降低，而容器内液面上的空气压力相对较高，于是液体沿着小孔下方的细管上升，当液体从细管顶部流出时，受到空气流的冲击，进而被喷射成雾状。
（7）汽油发动机的化油器
汽油发动机所配备的化油器，其运作原理与喷雾器相仿，主要承担两项职能：
（由于技术、利润等原因，汽车的化油器已经被电喷取代）
化油器负责向汽缸注入燃料与空气的混合物，其工作原理如下：在活塞进行吸气行程期间，空气被引入管道，当空气流经管道的狭窄区域时，流速加快而压强降低，此时汽油便从设置在狭窄区域的喷嘴中喷出，雾化后与空气混合，进而形成油气混合物并进入汽缸。
/没有激流就称不上勇进，没有山峰则谈不上攀登/
《理论篇——伯努利方程》
瑞士物理学家伯努利创立了伯努利方程，该方程是描述理想流体稳定流动的基本原理，对于精确计算流体内部各点的压力与流速具有极其重要的实际价值，并在水利、船舶制造、航空等多个领域得到了广泛的应用。
值得注意的是，伯努利方程源自机械能守恒定律的推导，因此它仅适用于那些黏性极小、不可压缩的理想流体。在粘性流体的流动过程中，由于粘性摩擦力的作用，机械能会被转化为热能，导致机械能不再保持守恒。因此，在应用伯努利方程时，必须考虑并加入机械能损失这一因素。
/没有一颗珍珠的闪光，是靠别人涂抹上去的攀登/
《应用篇——伯努利方程的广泛使用》
丹尼尔·伯努利于1726年创立了“伯努利原理”，该原理构成了流体动力学的基础方程之一。伯努利方程描述了理想流体在稳定流动时的动力学特性，具体来说，它指出在忽略粘性影响的情况下，不可压缩流体沿流线任意两点间的压力势能、动能以及位势能的总和是恒定的。这实际上揭示了流体的机械能守恒定律，即动能、重力势能和压力势能三者之和始终保持不变。对水泵而言，其原理可概括为：速度头、静压头与位置头三者之和恒定不变。其中，一个备受瞩目的结论是：在相同高度的水流中，流速越高，所承受的压力就越低。
应用1：翼型升力
飞机之所以能翱翔于天际，是由于其机翼承受了向上的升力。在飞机飞行过程中，机翼周围的空气流动呈现出一种不均匀的流线分布，具体表现为机翼横截面形状的上下不对称性。上方空气流动密集，速度较快；而下方空气流动稀疏，速度较慢。根据伯努利原理，机翼上方的气压相对较小，下方气压则较大。这种气压差进而形成了作用于机翼的向上升力。
应用2：离心式水泵
泵壳将各叶片间排出的液体汇聚起来kaiyun全站网页版登录，这些液体在泵壳内部沿着逐渐扩张的螺旋形通道流动，流动速度随之降低，压力则逐渐上升，从而将流体的动能（即速度头）转变为静压能（即静压头），有效减少能量损耗。因此，泵壳的功能不仅限于收集液体，它还扮演着能量转换的关键角色。
应用3：消防炮
消防水泵对水或泡沫液等液体介质进行能量输送，使其在获得能量后传输至消防炮。由于消防炮及其炮管的流道呈逐渐缩小的趋势，液体的流速随之逐渐提升，而压力则相应地逐渐降低。这一过程促使液体的静压能（即静压头）转化为动能（即速度头），进而产生高速水流。最终，从消防炮喷射出去的水流才能达到理想的射程。
应用4：文丘里流量计
文丘里流量计，作为一种检测流体压力差的设备，其结构特点在于管道先缩小后逐渐放宽。在管道收缩部分的直管段，于截面1与截面2之间，需分别测量静压差及两个截面的面积。通过应用伯努利方程，可以据此计算出流经管道的流量。然而，需特别注意，由于收缩段相较于扩张段能量损失较小，故不能直接利用扩张段的压强数据进行流量计算，否则会导致误差的增大。
应用5：虹吸现象
