| 抽水马桶----经典的物理学错误解释 |
| 送交者: datagrd 2003年10月28日19:03:08 于 [教育学术] 发送悄悄话 |
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一些类似于十万个为什么之类的科普读物,使用物理学定律解释生活中的现象,而物理学教科书中也使用生活现象作为物理定律的应用。这正是物理学的威力所在。但是,如果对现象使用错误的解释,反而容易损害科学精神。下面举出常见的物理学经典错误解释。 抽水马桶的水流形成的漩涡,在北半球逆时针旋转,在南半球顺时针旋转。 当我们使用洗脸池或者抽水马桶后放水时,水流通常要形成漩涡从排水孔流出。为什么会形成漩涡呢?热心的物理学家这样告诉我们:由于地球本身的自转,使得在其表面流动的液体和气体(或称为流体),受到“科里奥利力”的作用。 科里奥利是19世纪法国数学家,他发现在旋转球体上移动的物体,会偏离其运动轨迹。这很容易理解,把等角速度旋转的物体本身看成是一个非惯性系,那么其中运动的物体受到惯性力的作用;特别是,一个惯性力垂直于矢弪方向,是因为沿矢弪方向移动时候,其线速度会发生改变,也就是产生了加速度,这就是受力方向。在地球北半球,科里奥利力造成流体逆时针旋转,在南半球则顺时针旋转。 物理学家对科里奥利力或科里奥利效应的理解绝对准确,但使用科里奥利效应来解释抽水马桶水的漩涡则大错特错。科里奥利效应在解释洋流、大气环流之类大规模运动的流体时是成立的。但是,对抽水马桶的水流,科里奥利效应则几乎毫无影响。马桶旋转水流的2端,由于地球自转造成的影响几乎是完全相等的,即使有略微不同,也安全无 那么,马桶时如何造成水流旋转呢?仔细观察即可发现,答案是马桶边缘的出水孔。马桶设计人员使水从边缘沿着切线方向喷出,这样造成水流的强烈旋转。但是,洗脸池和浴缸并没有侧向水流,为什么也会产生深深的漩涡呢?答案也不是科里奥利效应。 原因在于,水在流向排水孔时,不能把孔完全盖住,否则,空气跑不出来,水也流不下去。因此,水流必须“排队等候”流入排水孔。漩涡就是水流排队的方式。通常,对于某个马桶,漩涡方向是固定的。这因为排水孔中心并不严格处于马桶或者浴缸的中心,这样,初始的随机偏转效应会累积,最后形成固定的旋转方向。 不相信吗?多做几个实验吧。 |
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