圖/123RF
文/檸檬
家中的牆壁裡,住著一隻看不見的「隱形巨獸」。當水龍頭突然被關緊時,牆內有時會發出「砰!」的一聲響亮聲音,好像巨獸在生氣抗議一樣。這隻隱形巨獸的真實名字,就叫做「流體力學」。
流體就是會流動的液體與氣體,它們無時無刻不在身邊活動,悄悄影響著日常生活。這些現象大多藏在牆壁裡、地板下與各種機器中,平時安安靜靜,一旦有動作就會突然現身。接下來,就來認識這隻有趣的隱形巨獸在生活中的幾種精采表演吧!
水在水管裡快速流動時帶有衝力。當水龍頭突然關緊,前面的水停住,但後面的水繼續往前衝,互相碰撞就會產生壓力波,這就是「水錘效應」。這時牆內會發出「砰砰」聲音。為了減少噪音和保護水管,現代洗衣機與洗碗機都安裝了緩衝裝置。
吸管飲食 虹吸作用
此外,喝飲料時,吸管為什麼能把水吸上來呢?這也是流體力學的功勞。當我們用力吸吸管時,把管子裡的空氣吸走,讓裡面的壓力變小。外面的空氣壓力比較大,就推著飲料沿著吸管跑進嘴巴裡。馬桶的排水也很有趣,沖水時,清水會快速跑進馬桶後面的特殊彎管裡,當水填滿管子後,就會產生虹吸作用(像吸管一樣的抽吸力量),利用重力和管子的巧妙形狀,把汙水快速吸進下水道。整個過程不需要馬達幫忙,卻能沖得乾乾淨淨。每次沖馬桶時,流體力學都在默默幫忙,讓廁所保持乾淨又衛生。
看來流體力學在小地方幫上不少忙,但在高樓大廈裡,它讓工作更多:水要送到高樓層,需要靠加壓設備和水的自然流動特性;排水時,汙水往下衝會推動管子裡的空氣,像活塞一樣。如果設計不好,臭味可能跑到屋內。因此,建築師會在樓頂裝設通氣管,讓空氣可以自由進出,幫助整個系統保持平衡。
現代生活 重要幫手
在交通工具上,它也有表現,汽車煞車時,液體能把腳踩的力量快速傳到四個車輪,讓車子穩穩停住。飛機能在天空飛翔,也是因為空氣流過機翼特殊形狀時,產生往上力量。
從家裡的水管、吸管、馬桶,到高樓大廈和交通工具,流體力學這隻隱形巨獸無所不在。它是現代生活的重要幫手,讓喝水、沖澡、搭車等事情都變得方便又安全。