國立台灣師範大學物理系 物理教學示範實驗教室(網站) 物理問題討論區 (黃福坤)
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標題:你玩過水龍頭嗎?
1:陳建勳榮譽點數80點 (研究所)張貼:2006-09-28 15:00:27:

我有一個很久的疑問...

小時後相信大家都做過一件事,就是用手指去按水龍頭的出水口

大家都知道,水會變噴的很快,可以噴很遠

其實接水管澆花時,按水管頭可以噴很遠,也是一樣的現象

我有個疑問

水塔供水並不是"固定流量的幫浦系統",應該是"固定壓力的幫浦系統"

開的洞大,水流量大,開的洞小,水流量小

所以為什麼我們去按水龍頭時,並不只是水量變小(小小慢慢流出)

感覺像是因為流量固定,進入較窄的開口,而導致流速變大的現象

有誰可以解釋嗎?

謝謝∼


2:黃福坤 (研究所)張貼:2006-09-28 18:05:37: [回應上一篇]
水龍頭是接在一段水管上水管流入的水量和流出的水量必然相同(否則水管會膨脹而爆開)
因此ρvA 等於常數
當然如果洞太小黏滯力過大水很難通過哪又是另一階段的問題!


3:陳建勳榮譽點數80點 (研究所)張貼:2006-09-29 01:16:43: [回應上一篇]

我的疑問是,當我們改變邊界條件(用手按水管或水龍頭)

入水管的水流量還是跟改變出口大小之前一樣嗎?

而不是把這件事當作確定的已知條件來想

 

如果說上面這件事是對的,那我們在使用水龍頭時應該會發現一件事

若我們將水龍頭轉小,即表示出口變小,在入水管流量不變的情況下

水龍頭應該轉越小,水流"噴越快",而且水流量還不變

這個結果似乎與我所見到的事實不符?

事實是,水龍頭轉越小,水流量越小,也不會噴越快

這一件事乍看之下,好像跟按水管頭澆花的現象互相矛盾

按水管頭為什麼不會像轉小水龍頭一樣,只是使水量變小呢?

請教黃教授,我的想法哪裡出了問題?

希望您看的懂我的敘述,謝謝∼



[ 這篇文章被編輯過: 陳建勳 在 2006-09-29 08:20:40 ]
4:黃福坤 (研究所)張貼:2006-09-29 11:17:31: [回應上一篇]

如果你看過水龍頭的結構可知到轉水龍頭時可通過的截面積被改變的很多

因此原本處理流體問題的很多假設(假設流線/不可壓縮...等)無法滿足

轉水龍頭確實會讓水量變小 哪是設計的基本功能

但是你若固定水龍頭的位置而用手指去抵住出水口改變截面積

例如早上用洗臉台 嘗試不抵住出水口與抵住出水口一半或3/4等

你會發現接滿相同水量所需的時間都一樣!你可以做一做這個實驗

還記得大學時剛上完流體力學的課我就回家實驗了一下果真如此

親自實驗過會更有感覺!所以請試試看然後寫下你的心得!

以這樣的方式去體會物理的美你會發現物理越來越有意思! 


5:陳建勳榮譽點數80點 (研究所)張貼:2006-09-29 12:37:11: [回應上一篇]

我覺得問題可能出在出水口的墊圈,與墊圈口前的轉彎結構設計

感覺有點像拿一個軟木塞塞住出水口 (水流像撞到牆壁)

使出水口附近產生很多亂流,如此來調節水流量的吧?


6:黃福坤 (研究所)張貼:2006-09-29 17:57:18: [回應上一篇]
和你討論感覺很有效率
因為你會找相關的圖片或資料然後進一步思考
很值得網站上其他網友參考
水龍頭水量的控制和按住上方出水口改變截面積成1/2,1/4等有很大的不同
因為控制水量的地方是相對很小的洞,已經不吻合流線模式的假設
(基本流體的公式當有亂流產生時就無法適用!)


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