作者zweisteine (圣人见微以知萌)
看板Physics
标题Re: [请益] 一个物理观念的问题--流体的静力平衡时
时间Sun Aug 31 22:27:03 2008
※ 引述《xination (XINATION)》之铭言:
: ※ 引述《zweisteine (圣人见微以知萌)》之铭言:
: : 这样讲好了,拿一个纸杯装满水,
: : 旁边戳一个洞,接下来你预期会看到什麽?
: : 喷出来,对吧?
: : 这就是水的压力对杯子边缘施以水平作用力的缘故。
: : 水是流体,一杯水放在那边静止,并不会因此只向下施力。
: : 至於为甚麽压力往各方向都相同,
: : 这就是水的特性,并不是只要是流体就一定这样。
: : 比较一般的表示式是F_i=P_{ij}A_j,
: : 从这个角度来看,
: : 水只是P_{ij}这个张量可以对角化,而且三个特徵值完全相同的特例而已,
: : 虽然我们日常生活所见差不多都是这种特例啦。
: : 但还是可以轻易举出反例,像是玻璃就不是。
: 我的小看法是
: 垂直方向 压力达平衡 上(rho)gh=下(rho)gh (这我能理解)
: 但在水平方向 为什有压力来呢
: 我自己是想成"挤牙膏"的想法
: 因为水是不能压缩的,於是水就被推走了
: 当上下压的时候会往两侧跑
: 但是我就不理解
: 为什麽水的水平压力 会等於 垂直的压力呢
: 因为
: 上下平衡
: 左右平衡
: 这样也可以静止不是吗
没错,从静力平衡确实看不出为甚麽水平压力要等於垂直压力
这个条件只能告诉我们同一个高度的水平压力是相等的,
但是也可能水平压力是零或是其他的值。
水往各方向的压力相同这件事,要从比较微观的方面来解释:
虽然一杯水外观上像是静止的,
但是内部的水分子仍然激烈的在运动着。
每一次碰撞造成水分子动量的改变都会产生一个力,
这些力平均起来的行为像是水每一点都往各方向施力一样。
因为水分子的运动大致上是各向同性的,
也就是说往每个方向碰撞的机会差不多是相同的,
所以压力张量的三个特徵值也是相同的。
口语一点来说就是水平压力和垂直压力相同
(说是口语是因为这样讲是不精确的,
压力不是向量而是张量,所以没办法定出一的特定方向的概念。)
另外和气体不一样的地方在於重力对液体的影响还是很大,
所以压力的大小会随高度而有所变化,
不像气体完全由密度和温度决定而和高度无关。
还有像是前一篇提到的玻璃,
因为流动性极小,所以在压力方面反而比较接近固体的性质。
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