石狮为什么逆流而上

张润清

古时，沧州河边有座庙，庙门口有一对石狮子。有一年发大水。洪水把石狮子冲进河里。10多年后。寺庙重修。众人划船打捞被洪水冲走的庙门石狮。在庙前的河里找了半天没找到。又顺流而下寻出很久。仍未找到。最后按照一个老河工的建议逆流向上寻找。果然在河的上游找到了石狮。

河中石狮为什么会逆流向上运动呢？

一、流体压强与流速的关系；

容易流动的液体和气体统称为流体。大量的实验表明：流体流动时。流速越大的地方压强越小。流速越小的地方压强越大。

例1 （2015·莱芜）“昆明舰”是中国海军首艘服役的驱逐舰，如图1所示，其满载排水量7500t。长155m，宽18m，吃水深度6.5m。最大速度30节。当“昆明舰”和其他战舰一起进行战斗训练时。往往是前后排列行驶。并不采用并排行驶的方式。其原因是__。

解析：当两艘战舰高速并排航行时。两舰间水的流速增大。压强域小。两舰的外侧受到的压力会大于两舰内侧受到的压力。形成指向内侧的压力差。使两舰逐渐靠拢。两舰相撞的可能就会增加。所以两艘战舰高速航行时。往往是前后排列行驶。不采用并排行驶的方式。

答案：并排航行时。两舰之间海水流速大压强小。易相撞

二、用流体压强与流速的关系解释物理现象

日常生活中流动的空气和水。很多时候会形成流体特有的现象。这时必须用流体压强与流速的关系来解释。

例2 （2015·苏州）据报道。某地曾经发生过天空中下“鱼”的奇观。实际上这是龙卷风的杰作。当龙卷风经过湖面时。如图2。其气旋中心速度很__。压强很__。将湖中的水和鱼一起“吸”向空中。水和鱼随龙卷风运动到别处落下。形成下“鱼”奇观。

解析：龙卷风是空气高速旋转形成的漏斗状云柱。它中心附近空气高速旋转。风速可达100 m/s-200m/s。甚至300m/s。因为流速大的地方压强小。龙卷风中心旋涡附近气压很『氐，气流周围的物体会被“吸”入旋涡。龙卷风经过陆地时，常会卷倒房屋，吹折电杆。甚至把人、畜吸卷到空中，带往他处：经过水面时，能把水“吸”向空中，形成水柱，司云相接。俗称“龙取水”。当水中的鱼与水一起被龙卷风“吸”起后。会随龙卷风运动到其他地方。当龙卷风能量被消耗、旋转速度减小时，龙卷风中心与周围空间的压强差减小。原来被吸起的鱼在重力作用下落到地面，就形成下“鱼”的奇观。

答案：大 小

三、流体压强与流速的关系在生产生活中的应用

流体压强与流速的关系在生活中有很多应用。比如。飞机机翼的形状是上凸下平的。当飞机向前飞行时。机翼划过空气，气流被机翼分成上下两部分。由于机翼上方较凸，相同时间内，气流通过机翼上方的路程较长，速度较大。空气对机翼上方的压强比对机翼下方的压强要小。这样。会在机翼上下表面产生压力差。使飞机受到向上的升力。

例3 如图3是一款新型无叶电风扇。与传统的有叶风扇相比，具有易清洁、气流稳、安全等特点。工作时。底座中的电动机将空气从进风口吸入。吸入的空气经压缩后进入圆环空腔。再从圆环空腔上的细缝巾高速向前吹出。夹带着周边的空气一起向前流动，如图4。导致后方更多的空气流入电扇出风口，风量被显著放大。

（1）风扇正常运行时，相同时间内从细缝口流出的空气质量__（填“小于”“等于”或“大于”）进风口流进的空气质量。

（2）下列与“后方更多的空气流入电扇出风口”的原理相同的是（ ）。

A.载重汽车装有许多车轮

B.飞机飞行时机翼获得升力

C.足球在草坪上滚动得越来越慢

D.带电的玻璃棒能吸引轻小物体

（3）在相同时间内电扇出风口输出的风量比细缝口输出风量要大，这是因为__。

解析：在无叶风扇底座内有一个电动机。闭合开关后电动机工作，将空气吸入进风口。进入圆环空腔后再从细缝口喷出。由于细缝很小。从进风口进入的空气会在空腔中被压缩。空腔中空气压强增大，使得从细缝口喷出的空气流速增大。导致圆环空腔内侧的气压减小，吸引周围空气向前运动。后方空气就向前填充并随高速气流向前吹出。另外。在电扇正前方也会因为气流流速大而形成压强小的区域。周围的空气也会被“吸”过来并跟随气流向前吹出。所以电扇出风口最终的送气量比细缝口吹出的风量大得多。这与飞机飞行时机翼获得升力的原理相同。都利用了流体压强与流速的关系。

答案：（1）等于 （2）B （3）流速大的地方压强小

现在。我们回过头来看石狮为什么会逆流而上。

如图5甲所示。用球表示沉入水中的石狮。河水从右向左流动。由于石狮的质量和密度都很大。河水产生的冲击力无法推动石狮向下游运动，石狮将静止在河床上；河水从上游流到石狮右端时。被石狮阻挡。会从石狮两旁或上方流走。流水流动的距离变长，流速变大。因为流速大的地方压强小。所以石狮右方的沙粒上方的压强减小，沙粒上、下表面就形成向上的压强差。从而形成向上的压力差。当向上的压力差大于该沙粒所受的重力时。沙粒就会向上运动，并随向左流动的水流一起向下游运动。时间一长。石狮右方的沙粒越来越少，会形成空洞。如图5乙所示。当空洞足够大时，石狮就会向右翻滚。实现向上游的运动。多次重复翻滚会使石狮逆流向上逐渐远离落人点。

学即用。练一练：

成绵乐高铁的开通。标志着乐山正式步人高铁时代。高铁列车进站速度要比普通列车大一些。为避免候车乘客被“吸”向列车的事故发生，站台上的安全线与列车的距离也要更大些。这是因为列车进站时车体附近（ ）。

A.气流速度更大、压强更小

B.气流速度更大、压强更大

C.气流速度更小、压强更大

D.气流速度更小、压强更小

参考答案：A

责任编辑 程哲