物理虹吸-托里切里斯定律

好了，我们来谈谈虹吸管和托里塞利定律。首先，虹吸管是什么?虹吸管是一根管子，我把它插进水池或其他液体里，然后把它从上面拉出来，然后管子的另一端比管子在水里更靠近地面。所以发生的是，如果我能开始一个流动，如果我能让液体向上流过那里，所以它从上面下来，然后下降它会拉着剩下的液体。人们会用它来清空水池有时也会清空储气罐但这是一个非常重要的物理过程它使用了伯努利原理。托里塞利定律是什么?托里拆利定律是意大利物理学家命名的伊万格丽斯塔托里拆利1643年派生它,他说的是,如果你把一个容器的液体和你有一个洞的底部,然后液体流出的洞以同样的速度,它将移动如果只会把液体从顶部和放弃。

现在方向不同了，如果我把液体从上面拿下来，它是向下的。但如果我有一个罐子，我在它的一边戳一个洞，液体会水平流动会流动，但速度是一样的，这就是托里塞利定律。好了，我们继续看一个涉及虹吸的问题我们会看到托里切利的理论在哪里出现伯努利的理论也会经常出现。好了,让我们看看这个虹吸的问题,我有一个水池,我们就把它是水,也可能是其他任何液体虽然和我软管我把它软管的一端在c点底部水箱的水是5米,然后我把它拉上来。它要越过容器的边缘这是点b，在表面上方2米的地方然后我把另一端向下拉到点d，在表面下方8米的地方。虹吸管能起作用的原因是，流体会从这里出来，在地球引力场的一个较低的点，而不是它进来的地方。

好了，这给了我越过势垒所需的能量。如果我把这个东西放在这里，它什么都不会做。我首先发起流程,好吧,我做的就是我要把一个泵,泵的一些空气在点d或我会使用我的嘴,我吮吸它很快将液体到b点,让它意识到它可以倒了。一旦我开始了这个流程，我就站在后面，整个容器就会自己清空。好了，现在我们如何确定与这个问题相关的实际数字呢?伯努利原理正是我们所需要的。伯努利原理我们，我写在这里，现在我把它写在恒定密度的情况下这对水来说没问题因为水几乎是不可压缩的。要改变水的密度是非常非常困难的你需要很大的压力来做到这一点而这在这里是没有的。所以我们有压强加上密度乘以重力加速度乘以高度加上1 / 2密度速度的平方是一个常数。

现在我们可以用和能量守恒一样的方法来解释这个。压强代表一种与流体本身有关的势能，gh代表重力势能，就像mgh一样，除了我除以体积，这是我们对流体通常做的。1 / 2 d的平方就像1 / 2mv的平方这是动能。这就是能量守恒，和所有的能量守恒问题一样我们处理这个问题的方法是找到两个不同的点。这一点，整个表达式很简单，我可以不用试着求值，我知道所有的数字，我可以把它写下来，这就是常数。另一个点包含了我想知道的信息，然后我说，好吧，它们应该是一样的。然后解出方程，得到我想要的一切。所以这个问题最复杂的部分本质上是任何部分，就是建立它，试着决定我们想用哪些部分以及我们对那些部分了解多少。所以我想做的就是给你们展示如何建立它我会给你们答案但我会给你们一个完整的详细计算。

好吧，让我们前进到A部分，A部分问我们测量压力以启动流量。现在记住规格压力是压力减去大气压。现在我们说，为了启动流动，我们将不得不在D点吮吸这种软管的末尾。因此，这意味着在B点之前的压力将不得不小于大气，因此测量压力将是负的。好吧，现在当我们有流动开始时，水已经达到了这一点，就在那个点。它也不会移动，但它会达到那个点。我想知道压力就好了。所以我需要在这种流体流中需要2个不同的点来应用Bernoulli原则。好的，所以让我们显然，我必须使用Point B作为其中一个，因为我想要Point B的压力以及我要怎样的压力？我应该使用的另一点是什么？ Well it turns out that point a is the best point why? Well because whether or not I've started flow point a is associated with water that is barely moving right there at 0 height. Notice all the heights are measured relative to the surface of the water. So that means the surface of the water I can take at 0 height, then the height of point b will be 2 meters, the height of point c will be negative 5 and the height of point d will be negative 8.

所以8在点a处等于0，速度在点a处等于0压强是多少?唯一把水推到a点的是大气。所以它是大气压，这意味着这三个加在一起伯努利和就是大气压p这是在a点，在b点我有什么?天啊，我有压力了，我只是想开始流动，流动还没有开始。所以我的速度是0 b点,但我的身高是2,所以我需要做的就是解决- p大气,如果你经过数字,你会发现p计是p - p大气是负19600帕斯卡注意到它是负的,意味着p小于大气压力。好了，我们继续看b部分，b部分要求我们计算气流的速度。一旦流体开始流动，现在它开始流动了，这和a部分不一样，我把速度设为0。

好的，所以我需要知道流量的速度，再次好的我想用点A作为我的观点，因为点仍然没有移动，因为池比软管大得多。所以我的意思是流动可能会流过软管，但整个游泳池的表面越来越慢，所以我只是忽略了这一点。好的，所以我仍然在A点A的PORMOSHERIC，但我应该用哪一点来确定流量的速度？好吧，这有点棘手，好吧，一旦你看到了几次你习惯了它，它就会完美的意识，但你可能不是你想到的或者你会想到的。我们要使用Point D，所以我们要使用的原因D是因为D点对大气开放，这意味着其压力必须等于大气压。请注意，在B点或点C不正确。我不知道那里的压力，所以我不想使用这些点。但在点D我知道压力是P大气压，我知道它的高度是负8，我知道，我不知道速度，但这就是我想要的。一个半rho v squared，现在注意到这里发生了什么，这实际上是托里尼特利的法律意见直接来自伯努利的原则，这是伯努利原则的好事之一。一旦你得到那一个，你可以扫除桌面上的每个人，因为伯努利给你一切。

好的，大气p消失了，看看我们得到了什么，密度会消掉所以我们得到g8等于1 / 2 v的平方。密度消掉了，得到v =根号2g8。8是高度，从运动学上讲应该很熟悉。速度等于根号2gh这就是我们丢东西时得到的结果，这就是托里塞利定律。这就是为什么它是正确的，因为这两个压强抵消了。好的，这就是为什么它是正确的，它直接来自伯努利非常，非常好当然，答案如果你只是代入数字，我想它是12.54米每秒。好了，我们继续看c部分，我想知道在流动过程中，b点的压强。好了，这很简单，现在我们已经讲完了b部分我认为这是最难的部分。c部分很简单，我想知道b点的压强，那么我要用哪一点呢?我要用点b，我还应该用什么点?

如果我想知道点B的压力，我将使用A和B，因为A很容易，B有我想要的信息。所以我会再次插上一个明显的是，它只是P大气压，然后对于B，我会有压力，这就是我正在寻找的压力，我将有2个是2，我会有v这是我在b部分中得到的答案，因为整个软管的流量是相同的速度，所以我们很善于与之。插入所有数字，我们最终得到3,325 Pascal的第C部分的压力。好吧一个重要的一点来对第C部分做出关于这个答案的重要性是这种压力必须是积极的。请注意，它没有要求测量压力，我们在这里没有解决规格压力，我们正在解决总压力。总压力必须始终是正面的，现在这条压这是非常小的，我的意思是3,325不一定是一个少数，但是当你将它比较到大气压101,325时，这真的很小。所以它如此接近0为什么？好吧，因为点B和Point D这里的最高部分和将软管的部分相隔10米。

地球大气层所能支撑的最高水柱是10.34米，比这个稍微大一点。这就是为什么压力这么小，如果高度差超过10.34米那么虹吸过程就不会像我们假设的那样工作。本质上，通过软管的水流速度不是一直都是恒定的当水流到这里时，水会加速它不会填满整个软管这是一个更复杂的问题。这是因为整个过程都是由大气层驱动的而大气层的承受能力不能超过10.34米。这是需要考虑的，并不是所有的问题都能用这种方法解决。在这个高度，这个高度差需要足够小才能被大气支撑。好，我们继续看d部分，d部分要求我们在流动过程中，c点的压力表压力。同样很简单，我想知道点c的一些信息，我就用点c，点a很简单，我就用点a，好了。所以a点的压强是p, c点的压强就是我们想要的，高度是- 5我们有1 / 2 v的平方。v和我们在b部分找到的是一样的，我们把这些东西代进去，解出表压就是压强减去p大气压强。

请记住，这就是规格压力是什么，我们为第d部分获得的答案是负29,400 Pascal的注意事项，这意味着压力小于大气压。所以这意味着什么，如果我要把手指拿起，那么，软管会试图吮吸它。这是在这里的那个负面正确的是，这是告诉我软管正在吮吸水。好的，这是虹吸的工作方式，这就是托里西雷利的法律如何进入。