白努利大力士
用力向一片平板吹氣,不但不會將板子「吹走」,板子還會向你靠近?可能嗎?
目的
演示流體因流速變化造成壓力差的現象(白努利定律),並探討壓力差形成的升力有多大。
實驗
- 實驗的主體架構是兩片圓形平板,氣流由平板中間流過,觀察下方板子(底盤)因為壓力差所形成的升力大小。
- 將砝碼秤重後吊掛至白努利大力士的底盤。
- 打開送風機將空氣經由導管吹向底盤。
- 重複上述動作,觀察氣體流動時的底盤負重狀況。
×實驗演示
原理思考
為什麼向底盤吹氣,反而使底盤及砝碼被吸起?而且負重可達1.5公斤?
×原理探究
依據白努利定律,流體的流速v、 密度ρ、高度h、 壓力P 之間須滿足以下之關係:p內+內+
內=p外+
外+
外
在本系統中,因高度相同(即h內=h外)、且v外=0,所以當兩平板內氣體流速變大時,氣體流過區域的壓力會降低(小於一大氣壓)。此時,因週邊的空氣氣壓大於器壁內,故將底盤向上吸起。
討論
生活中有哪些類似的現象可用此原理解釋?
×討論探究
颱風時風吹過屋頂時屋頂會被掀起;兩艘船開得太靠近時會相吸的現象均是。
參考資料
- C. Waltham, S. Bendall, and A. Kotlicki, "Bernoulli levitation," Am. J. Phys. 71, 176 (2003).
- Halliday/Resnick/Walker, "Foundamentals of Physics", 6th ed., Addison Wesley, 2001, U.S.A., Ch15.
製作
材料
- 演示使用之送風機為市售吸塵器,並將排氣端當送風裝置即可。
- 教具本體用壓克力加工製成。
指導老師
朱慶琪
撰稿
v.1杜宗勳、朱慶琪




