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写都江堰南桥的作文
【篇一:都江堰好文章】
都江堰是一个伟大的工程,一个经
历了时间考验的工程。相关解说
已经很多;不过一些颂扬文章似乎稍欠准确,而许多学术
著作或许
略嫌高深
——
李冰想来也不能看懂啊。因而斗胆 介绍些力学概念,
做几句浅显的解说;欠妥、错误之处,还请大家批评。
左侧为内江,水从底部宝瓶口流出,飞沙堰完全出露;外 江现已建
闸控制,并新凿引水渠道。分水堤似鱼
,
前端称 为鱼嘴
.
背景都江堰市
曾受汶川地震重创
,
而都江堰及相关旧时建筑
(
参见李轻舟博士的博文
照片
)
没有损坏
.
1
力是物体间相互作用,可分为体积力和面力
体积力指一定体积或质量的物体所受到的力,如重力即地球对物体
的引力
。又,火车启动时悬挂物体向后偏斜:绳子拉力与物体重力
的合力使其向前加速;不过,
车上看来物体静止,可认为火车向前
加速产生向后的
“
惯 性力
”
,其大小与质量成正比:惯性力与绳子拉
力、物体
重力平衡。人在公交车上最好以丁字步站立,且侧身面向
前方以应对惯性力。
绳子拴系沙包旋转,需要向内拉力使速度方向改变; 或称沙包旋转
产生惯性力即离心力,与人手拉力平衡。若绳子拉断,沙包不是沿
着绳子方向离心而去,却是沿着速度方向即切向而去
——
没有力,
速度就不发生改变。
面力是作用在面积上的力,可分解为正压力和剪切力。前者与作用
面垂直,后者沿着作
用面。流体不能抵抗剪切力
——
浮在水面的木
片,只要有
水平拉力,就可以使下方的水体与其一起运动。静止流
体内只有正压力,且数值不随方向
变化
——
船底有洞水就上喷。
2
流体中压力随深度线性增加
在流体中取一个柱体,做力平衡分析,上下面受力差异就是柱体水
的重量。面积都
是相同的,因而压力差与就与高度差成比例;当然,
同一高度流体的压力相等。面力的变
化是体积力的累积。
一个大气压约
1.0 kg/cm^2
,即
1 cm^2
的水平面堆积到无穷高的
空气重
1 kg
,相当于
10 m
水柱。地表附近空气密度约是水的
1/800
;
因而
800 m
深矿井压力增加
1 m
水柱。又,空气密度随压力即高度
而变化,气压随高度上升并非线性减小,但测量气压可算出高度。
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火车加速时,水箱里的水将受到水平方向的惯性力;水面倾斜,与
悬
绳垂直。火车上的
“
视重力
”
就是沿着悬绳方向。 压力沿深度的增
加与重力加速度成比例,而沿水平方向增加与火车加速度成比例
(见上图)。
圆桶内水旋转 而产生离心力,单位质量的离心力与半径成正比,水
表面将成为抛物面。沿半径方向压力
因离心力累积而增加,沿深度
方向压力因重力累积而增加。
3
流动的阻力
流体具有黏性,因而
(1)
流体与固体接触处速度总是相同而没 有分离
和滑移:管道内水流速度中间最高而管壁处为零,河岸及河底水速
为零;
(2)
流体若在垂直于运动方向有速度变化,则相互之间就会有
粘性摩擦。
粘性摩 擦使得流体的流动产生能量损失。势能(高度)、动能(速
度)和压力都是能量,其总和
随流动而减小,即流动需要克服阻力。
流动 速度的大小或方向的改变引起局部阻力损失,随着流动距离增
加产生沿程阻力损失;两者
均与流速相关。深夜用水较少,家中自
来水压力就高。又,若减少水管出口面积,则出口
阻力增大,水流
量将减小,因而水达到出口过程的能量损失就小,即出口处压力增
高,喷出速度可能增加。此外,水暖总是用较粗的管道将热水先送
至顶
楼而后再向下分送:管道较粗,阻力损失较小,所需能量或压
力主要是克服重力势能;而
向下分送,正好利用重力势能克服流动
阻力。
河底可能高低变化,但水面高度总是降低:水体损失势能而克服流 p>
动阻力。河流断面缩小则局部阻力增大即能量损失增大,引起上游
水
位提高、水面坡度变缓即壅水,其范围随流量而增加;水深加大、
河面增宽而流速减小,
沿程阻力降低即能量损失降低,且引起水中
沙石沉积。水库是最显著的壅水,其尾端淤积
会抬高水位且逐渐向
上游扩展。
4
河道的弯道
河流弯 道的水面也因水流离心力而在凹岸偏高、凸岸偏低。不过,
河底宽度减小、水体速度较小
,因而离心力较小;水体压力的不平
衡而产生环流。显然河流会对凹岸进行冲刷,而环流
会把水体中的
泥砂输送到凸岸而聚集,凹岸成槽而凸岸成滩。土质堤岸的平原河
流因之不断变化而蜿蜒曲折。
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