“乒”搏向上——记一次物理善学活动

◎天津益中学校八年级（7）班 陈杨栋

2022年4月7日, 受疫情影响, 学校“物理善学活动之动小手·悟大理”第四期活动在网络会议室里举行。

这次活动的主题是“乒”搏向上。活动要求每人准备一个乒乓球、两个纸杯, 然后将乒乓球从一个纸杯吹进另一个纸杯, 在一分半钟内累计吹进的乒乓球总数多者为胜。

图1 线上活动截图

别看只是简单地将乒乓球吹进杯子, 要成功并不容易。若是吹速、位置没有把握好, 乒乓球要么“纹丝不动”, 要么“逃之夭夭”, 浪费大量时间。

活动开始, 各班的选手们跃跃欲试, 轮番上阵。参加活动的选手们聚精会神, 和乒乓球“斗智斗勇”, 其他同学有的同步指导, 有的喝彩鼓掌, 场面非常热闹。

按理说对着乒乓球吹气, 乒乓球应该“按兵不动”才对, 为什么会飘起来呢？

这是因为, 乒乓球在杯子里, 由于杯壁的阻隔, 上、下气体的流速是不同的, 由于流速不同, 导致上、下两部分的压强不同, 这样就会产生一个指向流速快的方向的力。乒乓球由于质量小, 因此被气流“抬”了起来, 这一原理又被称为“伯努利原理”。

那么, 究竟什么是伯努利原理？

图2所示的式子被称为伯努利方程。式中,p为流体中某一点的压强,v为该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程, 解释为不可被压缩的流体在忽略黏性损失时的流动中, 流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。

图2 伯努利方程

有些难以理解, 对不对？不妨看看图3：拿出两张纸, 往两张纸中间吹气, 我们会发现纸不但不会向外飘, 反而会被一种力挤压在了一起。因为两张纸中间的空气被我们吹得流动的速度变快, 压力就变小, 而两张纸外面的空气没有流动, 所以外面压力大的空气就把两张纸“压”在了一起。这就是伯努利原理的简单示范。

图3 伯努利原理的简单示范：吹纸实验

伯努利原理在生活中很常见, 比如足球比赛里的“香蕉球”就可以用该原理来解释。

通过这次活动, 我不仅学到了知识, 还感受到一种拼搏的精神。吹乒乓球的过程就如同面对人生中的困难, 只要我们胆大心细, 注意方式方法, 定能克服难关, 不断进步！