連續方程式(Equation of continuity) | 科學Online - 國立臺灣大學

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... 處,液體的流速分別為V1及V2由質量守恆定律,可以推導出A1V1=A2V2。

... 中的水體積V,則流量速率R=V/t=A1V1,就可以算出水龍頭出水口的流速V1。

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這個關係是稱為連續方程式(Equationofcontinuity)。

河水在河道較寬較深處(截面積較大)流速較慢,在寬度狹窄且較淺處,特別湍急;澆花時用手指頭把塑膠水管的出水口捏細,水的流速大,噴得遠;人體中的微血管雖然很細,但是因為條數甚多所以總截面積比動脈大,血液流速較動脈慢,都是這個道理。

一個圓形出口的水龍頭,用尺(最好用游標尺)測量出水口的直徑,計算出面積A1;打開水龍頭,讓水穩定流動後,用一個杯子接水並同時計時,在t秒內流入杯中的水體積V,則流量速率R=V/t=A1V1,就可以算出水龍頭出水口的流速V1。

重力的作用,使水的流速漸快,面積漸小,在出水口下方h處,用尺量得截面半徑算出A2,由A1V1=A2V2可求出V2,V1及V2應滿足V22=V12+2gh(g:重力加速度)。

但是由於空氣阻力、液體的表面張力的作用;再加上流體流速愈快壓力愈小的白努利現象等等的作用,所以液柱並非單純的逐漸縮小,仔細觀察還會看到截面積有變小再變大,又變小,最後還會散開成顆粒狀的噴出。

這個趣味性的題材值得進一步探討。

連續方程式寫成A1V1=A2V2流體力學中簡化的方程式,更深一層的考慮,連續方程式是微分方程式,電磁學裡有名的馬克士威方程式(Maxwell’sequations),四個方程式中的兩個也是連續方程式;量子力學的Conservationofprobability亦可形成連續方程式。

參考資料:http://en.wikipedia.org/wiki/Equation_of_continuity Tags:Equationofcontinuity,連續方程式 前一篇文章下一篇文章 您或許對這些文章有興趣 [影音]CASE電影講座:星際效應─玄妙時空理論的絢麗展現 [講座]2015年諾貝爾物理獎得主梶田隆章教授演講 [講座]2016春季展望─天文宇宙大發現 大約1961年1月:羅倫茲(EdwardLorenz)和蝴蝶效應 【丁肇中獲頒諾貝爾物理獎40週年專題】1976年諾貝爾物理獎官方新聞稿 【丁肇中獲頒諾貝爾物理獎40週年專題】丁肇中院士介紹 【丁肇中獲頒諾貝爾物理獎40週年專題】丁院士研究的歷史意義 偵測到大爆炸微波輻射的研究持續受到質疑 發表迴響Cancelcommentreply 你的電子郵件位址並不會被公開。

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