血栓、汤圆、打水漂……这些事竟然都跟流体力学相关!

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物理学同我们日常存在紧密联系,2月5日正值元宵节,《张朝阳的物理课》再次进行,邀请网友共同科学地庆祝元宵。张朝阳介绍了物理学中力学的一个部分——流体力学kaiyun官方网站登录入口,还讲解了血栓形成、食用汤圆、观赏满月、水漂游戏等日常事务中的物理现象。

血栓、汤圆、打水漂……这些事竟然都跟流体力学相关!

别让血管“栓”住 详解血栓背后的物理原理

张朝阳在现场阐释了流体力学的基本原理,涵盖了静止的理想流体,探讨了稳恒的理想流体,分析了黏滞流体,对每一种情况都进行了深入的演算,同时从数学角度严谨地证实了阿基米德浮力定律以及伯努利原理。

分析完理想流体特性,张朝阳阐述了黏滞阻力现象,接着把由黏滞作用产生的质量密度项加入欧拉方程,由此推导出流体运动的核心公式——纳维-斯托克斯公式(缩写为NS公式)。这个公式是七个千年级数学难题之一,关于它在人体血管系统中的特殊表现,一位法国医学家首先揭示,后来将其称作泊肃叶法则。

他基于NS方程,得出血液流动速率同血管半径的四次方呈正比,且与压力变化率成正比的关系,同时血液粘稠度越高,流动速率越低,对半径变化越敏感,血管堵塞十分之一,血液损失可达三成到四成,心脏需付出更多努力,承受更大压力。

因此,张朝阳阐释了血管阻塞为何令心脏承受沉重压力:血管散布于全身各处,保障着血液与营养物质的正常输送。心脏承担着为全身输送血液的重任,一旦血管受阻,血液流动就会迟缓,进而妨碍正常的循环过程,同时给心脏带来严重负担。资料统计表明,全球每16秒就有一个人罹患静脉血栓栓塞性疾病,每37秒就有一人因此死亡。张朝阳建议人们平时应该多吃蔬菜水果,要减少摄入高胆固醇的食物,这样做能够使血管保持顺畅,有助于维护个人的心血管系统健康。

为何兔年元宵的月亮很“迷你”? 原来汤圆馅是一种非牛顿流体

现场观众向张朝阳提了一个与流体力学相关的好奇疑问,询问日常怎样才能击打出理想的水漂效果,张朝阳回应,要实现完美的水漂,关键在于控制好飞行速度,选择恰当的入水角度,同时要确保石片持续转动,石片飞向水面的倾斜度,决定了它受到水面反作用力的大小,而且要让石片不停地旋转,依据角动量原理,旋转的物体能够更有效地维持前进方向稳定。

深度解析完成之后,张朝阳介绍了与元宵节有关的物理学内容,例如,人们能够享用汤圆是因为这种食物的粘稠度比较高,而且粘稠度会受到温度的影响,而汤圆内里的馅料其实属于非牛顿型液体,在课程结束后,关于“黑芝麻馅是否属于非牛顿型液体”的话题kaiyun全站网页版登录,在网友之间引发了热烈的线上讨论。

今年元宵节碰上一年当中满月最小时,相当罕见。为何会出现满月有大小之分?张朝阳当场用图画解释了原因:要看见满月,必须地球正好位于月球和太阳连线附近,同时月球绕地球运行的轨道并非正圆,而是呈椭圆形开yun体育app官网网页登录入口,所以存在距离地球最近和最远的位置。当月轮正值盈满时分,倘若月球恰好在轨道上靠近日地,那么月相看起来会格外壮硕;反之,倘若月轮正值盈满时分,月球恰好在轨道上远离地球,那么月相看起来会相对逊色。

据消息,《张朝阳的物理课》通常于周五和周日中午十二点在搜狐视频进行现场播送,到目前为止已经播出了超过一百场。

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