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1、榆林学院2013级物理学1305210114精彩纷繁精彩纷繁的的 物理世界物理世界液压千斤顶千斤顶原理液压千斤顶所基于的最基本的原理就是帕斯 卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的 ，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上 面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的 压力也比较大，这样能够保持液体的静止。 所以通过液体的传递，可以得到不同端上的 不同的压力，这样就可以达到一个变换的目 的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了 这个原理来达到力的传递。随处可见的烟囱烟囱效应烟囱效应，是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上 升或下降，造成空气加强对流的现象。烟囱效应的产 生。在有共享中庭、竖向通风(排烟)风
2、道、楼梯间等 具有类似烟囱特征-即从底部到顶部具有通畅的流通 空间的建筑物(如水塔)中，空气(包括烟气)靠密度差的 作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象， 即为烟囱效应。属于热交换形式的一种表现。烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低( 例如夏天使用空调时)，气流可以在烟囱内向下流动， 将户外空气从烟囱抽入室内。生活中的“烟囱效应”对“烟囱效应”的防范“烟囱效应”的利用火炉、锅炉运作时，产生的热空气随著烟囱向上升， 在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成 的气流(Draft)，将户外的空气抽入填补，令火炉的火 更猛烈。火炕利用炉灶的烟气通过炕体烟道采暖，火炕由炉 灶、炕
3、体和烟囱三部分构成。连炕的炉灶可以做饭， 炕体既可取暖，又可坐卧。烟气的入口为炕头,在一个 炕道的结尾,另一个炕道的开头出为炕梢,也就是炕头 热炕梢凉的原因.烟气由炉子产生后从炉膛的出口出 来,进入炕洞,经过炕道后,烟气回到火墙,最后由火墙进 入烟囱,由烟囱放空.孔明灯历史溯源：相传五代（公元907960） 时，有一个莘七娘，随丈夫 在福建打仗时，她曾用竹篾 扎成方架，糊上纸，做成大 灯，底盘上放置燃烧着的松 脂，灯就靠热空气飞上天空 ，用作军事联络信号。这种 松脂灯，在四川称孔明灯。 这种灯笼的外形像诸葛亮戴 的帽子，因而得名。孔明灯现代人放孔明灯多作 为祈福之用。男女老少亲手 写下祝福的心
4、愿，象征丰收 成功，幸福年年。孔明灯的原理放手后的孔明灯受到重 力和浮力两个力作用。 燃料燃烧，灯内空气温 度升高，根据热胀冷缩 ，灯内的气体体积变大 ，从而使密度减小，并 有部分气体从灯底部流 出，导致孔明灯整体重 力减小。当重力小于浮 力时，孔明灯就会上 升。天灯为何会上升？尚未点火前，天灯内 的空气与大气是一样 的点火后，天灯内的空气 分子受热密度降低，质 量减轻，故上升胸口碎大石 原理： 压力等于压强乘以面积 ，大锤的压力作用于大 石，因为接触面积小， 所有作用于大石的压强 很大，又因为铁锤的硬 度大于大石所以大石会 碎，相反，大锤的力量 通过大石作用到人体， 因为大石和人体的接触 面
5、积大，所有作用到人 体的压强不大，人体能 够承受不会受到伤害。变速自行车变速自行车的变速原理变速自行车的变速、省力原理 骑车人加在脚踏上的动力通 过“链盘”“放大”后，由链条传递给“飞轮”，“飞轮” 再带动后车轮转动，从而驱动自行车前进。变速自行车就是 利用了链盘与飞轮的齿数比的搭配不同而改变前进速度的。 当链盘的“大盘”与飞轮的“小飞”组合时，“大盘”转动 一圈，“小飞”则会转动很多圈，这样“小飞”就会带动后 车轮前进很远一段距离，因而此时车速最快。然而，此时由 于脚踏的轮半径与“大盘”的轴半径相差不大，所以人加在 脚踏上的动力在“大盘”上产生的力并不太大。即：此时车 速虽然快了，但骑车人会
6、付出较大的动力。 当链盘的“小 盘”与飞轮的“大飞”组合时，“小盘”转动一圈，“大飞 ”转动的圈数不太多，这样“大飞”就带动的后车轮前进的 距离不大，因而此时车速最慢。然而，此时由于脚踏的轮半 径与“小盘”的轴半径悬殊很大，所以人加在脚踏上的动力 在“小盘”上会产生很大的驱动力。即：此时车速虽然慢了 ，但骑车人付出的动力却最小。生活中伯努利现象 丹尼尔伯努利在1726 年提出了“伯努利原理”。 这是在流体力学的连续介质 理论方程建立之前，水力学 所采用的基本原理，其实质 是流体的机械能守恒。即： 动能+重力势能+压力势能= 常数。其最为著名的推论为 ：等高流动时，流速大，压 力就小。虹吸现象虹
7、吸现象是大气压的应用，液体从 液面较高的容器通过曲管越过高处 而流入液面较低容器的现象。它发 生的条件是曲管（虹吸管）里先要 灌满液体，同时于较高液面的液柱 的压强不超过大气压。原理是：由 于两容器内液面处大气压相等，曲 管（虹吸管）里先要灌满液体，并 与两容器内液体相连，管内液体在 两容器内液面处的压强不相等，结 果两容器内液面处就产生一个压强 差，它产生的压力使管内液体由高 处向低处流动，大气压的作用又使 高容器内的液体上升进入管内。莲花漏：宋代计时器的一种莲花漏是由两个两个注 水壶，一个受水壶，再 用两根叫“渴乌”的细 管，利用虹吸原理，把 放水壶中的水，逐步放 到受水壶中，使受水壶 中
8、水平面高度保持恒 定。相等时间内受水壶 的水流速度恒定，据以 测定时间。虹吸式马桶虹吸式马桶的原理：虹吸式坐便器的结构是排水管道 呈“”型，在排水管道充满水后会产生一定的水位 差，借冲洗水在便器内的排污管内产生的吸力将便便 排走，由于虹吸式坐便器冲排是不是借助水流冲力， 所以池内存水面较大，冲水噪音较小。船吸现象当两船并行时，因两船间水的流速加快，压力降低，外 舷的流速慢，水压力相对较高，左右舷形成压力差，推 动船舶互相靠拢。另外，航行船舶的首尾高压区及船中 部的低压区，也会引起并行船舶的靠拢和偏转，这些现 象统称为船吸。在船舶追越过程中，若两船长度相似且并行横距较小时 ，则易产生船吸现象而碰
9、撞。当小船追越大船时，因大 船首尾部为高压区，中部为低压区，易造成小船冲向大 船中部，造成碰撞事故。所以，在两船并行航行的追越 中，被追越船应降低航速，追越船在追越中应加大横距 ，以防止碰撞类似，火车周围设置有黄色安全线也是防止乘客被高速 的列车吸进铁轨。飞机是怎么飞起来的？飞机起飞的原理由于飞机的机翼上下弧度 并不是对称的，上翼面的 弧度要大于下翼面，这样 当空气流过时机翼上方的 流线密，流速大，下方的 流线疏，流速小，由伯努 利方程可知机翼上方的压 强小，下方的压强大，这 样就产生了压强差，当压 强差体现在翼面上的总压 力差大于飞机重量时，飞 机就可以飞上天空了。沙尘暴 在极有利的大尺度环
10、 境、高空干冷急巨型沙 尘暴流和强垂直风速、 风向切变及热力不稳定 层结条件下，引起锋区 附近中小尺度系统生 成、发展，加剧了锋区 前后的气压、温度梯度 ，形成了锋区前后的巨 大压温梯度。在动量下 传和梯度偏差风的共同 作用下，使近地层风速 陡升，掀起地表沙尘， 形成沙尘暴天气。西北风在我国西北风主要有两种成 因。第一种就是冬季蒙古-西伯 利亚高压产生冬季风会刮西北 风。第二种是西风带的西风受 地转偏向力影响向右偏形成西 北风（这也是北半球纬度30-60 度地区西北风的共性成因）， 特别是来自西欧的西风由于少 受高大地形阻挡对我国西北地 区有很大影响。其它的西北风 基本上就是由于大气受热不均
11、局部气压不同产生的了，具有 一定偶然性。闪电闪电的形成闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的 强烈放电现象（一般发生在积雨云中）。通常是暴风云（积雨云）产生电荷，底层为阴电，顶层为 阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移 动。正电荷和负电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导 体。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体 之上，企图和带有负电的云层相遇；负电荷枝状的触角则 向下伸展，越向下伸越接近地面。最后正负电荷终于克服 空气的阻障而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地 面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百米(最短的为100米)，但最长
12、 可达数千米。闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千 度不等，也就是等于太阳表面温度的35倍。闪电的极度 高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪 并发出声音。窄管效应（天斩煞）住宅面对两幢大楼之间的一道很狭窄的空隙，仿似大楼被 一分为二，在风水文化中称为“天斩煞”。“天斩煞”现 象已经被科学所解释，称为“窄管效应”。当气流由开阔 地带流入建筑物形成的狭窄地形时，由于空气质量不能大 量堆积，于是加速流过，风速增大，这种地形对气流的影 响称为“窄管效应”。实验证明，“窄管效应”可使3级 风增大到8级风。家用空调空调的运行空调分为单冷空调和冷暖两用空调，工作原理是一样的，空调 以前大多一
13、般使用的制冷剂是氟利昂。 氟利昂的特性是：由气 态变为液态时，释放大量的热量。而由液态转变为气态时，会 吸收大量的热量。（即先吸热气化再液化放热）空调就是据此 原理而设计的。压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送 到冷凝器（室外机）散热后成为常温高压的液态制冷剂，所以 室外机吹出来的是热风。然后到毛细管，进入蒸发器（室内机），由于制冷剂从毛细管 到达蒸发器后空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽 化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，蒸发器就 会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室 内机吹出来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就 会凝结成水滴
14、，顺着水管流出去，这就是空调会出水的原因。空调制热的时候有一个叫四通阀的部件，使制冷剂在冷凝器与 蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是 冷风，室内机吹的是热风。空调结构图高压锅 高压锅的原理： 因为水的沸点受气压影响，气压越 高，沸点越高。在高山、高原上， 气压不到1个大气压，不到100水 就能沸腾，鸡蛋是用普通锅具是煮 不熟的。在气压大于1个大气压时 ，水就要在高于100时才会沸 腾。人们常用的高压锅就是利用这 个原理设计的。高压锅把水相当紧 密地封闭起来，水受热蒸发产生的 水蒸气不能扩散到空气中，只能保 留在高压锅内，就使高压锅内部的 气压高于1个大气压，也使水要在 高于
15、100时才沸腾，这样高压锅 内部就形成高温高压的环境，饭就 容易很快做熟了。当然，高压锅内 的压力不会没有限制，要不就成了 炸弹。火车的轮箍一般方法是利用“热胀 冷缩”的原理，对轮箍 进行加热，使其膨胀， 当达到一定温度和膨胀 规模之后迅速安装，待 其冷却收缩后就可以很 好的固定在轮对上，拆 卸的时候也是这个道 理。现在一般采用电磁 感应的涡流加热方式， 加热迅速且定向性好， 热能损耗低而浪费减 少。水温变化，水的体积为什么也会变化？水的反常膨胀实验证明，对0的水加热到4时，其体积不但不增大，反而 缩小。当水的温度高于4时，它的体积才会随着温度的升高而 膨胀。因此，水在4时的体积最小，密度最大
16、。湖泊里水的表 面，当冬季气温下降时，若水温在4以上时，上层的水冷却， 体积缩小，密度变大，于是下沉到底部，而下层的暖水就升到 上层来。这样，上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置，整 个的水温逐渐降低。这种热的对流现象只能进行到所有水的温 度都达到4时为止。当水温降到4以下时，上层的水反而膨 胀，密度减小，于是冷水层停留在上面继续冷却，一直到温度 下降到0时，上面的冷水层结成了冰为止。以上阶段热的交换 主要形式是对流。当冰封水面之后，水的冷却就完全依靠水的 热传导方式来进行热传递。由于水的导热性能很差，因此湖底 的水温仍保持在4左右。这种水的反常膨胀特性，保证了水中 的动植物，能在寒冷季节内生存下来。这里还应注意到，冰在 冷却时与一般物质相同，也是缩小的。受热则膨胀，只有在0 到4的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。LED灯白 炽 灯节能灯节能灯节能灯节能灯为什么发光颜色不同?LED 是英文 light emitting diode （发光二极管） 的缩写，它的基本结构是
