Skip to main content
Global

14.1: 流体力学前奏

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    205072

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    想象一下自己在美国东海岸的海滩上散步。 空气中有海盐的味道，阳光温暖了你的身体。 突然间，你的手机上出现了警报。 热带低气压已形成飓风。 大气压力已降至比平均水平低近15％。 因此，预报员预计会有暴雨、超过100英里/小时的风速和数百万美元的损失。 当你准备撤离时，你会想知道：这么小的压力下降怎么会导致天气发生如此严重的变化？

    左图是亚瑟飓风在东海岸行驶的压力图。 低压中心用蓝点表示。 右图是亚瑟飓风在美国东海岸行驶的卫星照片。
    图\(\PageIndex{1}\)：这张压力图（左）和卫星照片（右）用于建模 2014 年 7 月亚瑟飓风在美国东海岸行进时的路径和影响。 计算机模型使用力和能量方程来预测不断变化的天气模式。 科学家们用数值整合了这些随时间变化的方程以及长波和短波太阳能的能量预算，以模拟大气的变化。 左边的压力图是使用国家大气研究中心设计的天气研究和预报模型创建的。 这些颜色代表 850 mbar 压力表面的高度。 （左图：对国家大气研究中心工作的修改；右图：美国国家海洋与大气管理局 NRL 蒙特雷海洋气象部工作的修改）

    压力是一种物理现象，其原因远不止是天气。 压力的变化会导致飞机起飞时耳朵 “弹出”。 压力的变化还可能导致水肺潜水员患上一种有时是致命的疾病，称为 “弯曲”，这种疾病发生在潜水员浮出水面时，溶解在人体水中的氮气在极深处恢复到体内的气态状态。 压力是称为浮力的现象的核心，这种现象会导致热气球升起，船只漂浮。 在我们充分理解压力在这些现象中所起的作用之前，我们需要讨论物质的状态和密度的概念。