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      【播資訊】血栓、湯圓、打水漂……這些事竟然都跟流體力學相關!

      時間:2023-02-09 17:58:16       來源:光明網

      物理知識與我們的生活息息相關,2月5日恰逢元宵佳節,《張朝陽的物理課》繼續開講,帶網友們一起科學慶元宵。張朝陽分享了物理中力學的一個分支——“流體力學”,還科普了血栓、吃湯圓、賞滿月、打水漂等日常生活中的物理知識。


      【資料圖】

      別讓血管“栓”住 詳解血栓背后的物理原理

      現場,張朝陽講解了流體力學的基礎知識,從靜止理想流體到穩恒理想流體,再到黏滯流體,都進行了詳細的推演,并從數學上嚴格證明了阿基米德浮力定律和伯努利原理。

      推導完理想流體后,張朝陽介紹了黏滯阻力,并通過將黏滯效應導致的體力密度添加進歐拉方程得到流體力學的基本方程——納維-斯托克斯方程(簡稱NS方程)。NS方程是七個千禧年大獎難題之一,其在人體血管中的特殊應用由法國醫生發現,又命名為泊肅葉定律。

      在NS方程基礎上,他又計算得出血流量和半徑四次方成正比,與壓強梯度正比,并且血越稠血流量越低,對半徑更敏感。假如血管堵了10%,損失血量為30%到40%,這時心臟需要承擔更大的工作量,負荷更大的壓力。

      由此,張朝陽解析了為什么血管堵塞心臟負擔大:血管遍布人們全身,幫助維持血液以及營養成分正常的功能運轉。心臟負責給全身供血,血管堵塞,血液流通慢,將影響正常的血液循環,也給心臟造成巨大的負擔。據資料數據顯示,全球每16秒就有一人患靜脈血栓栓塞性疾病,每37秒就有一人死于該病。張朝陽建議大家日常多吃青菜水果,少吃膽固醇高的食品,以保持血管通暢,守護自己的心血管健康。

      為何兔年元宵的月亮很“迷你”? 原來湯圓餡是一種非牛頓流體

      現場觀眾提了一個涉及流體力學的趣味問題——生活中如何打出完美的水漂?張朝陽建議,打好水漂需要注意速度、角度和保持旋轉,“石片飛向水面的角度,關系到石片受到水面“反彈”的力的大小。另外,必須讓石片旋轉起來,根據角動量定理,旋轉的物體能更好地保證方向穩定。”

      硬核推導結束后,張朝陽分享了與元宵節相關的物理知識。比如,人們可以吃到湯圓是因為湯圓的黏滯系數較大,同時黏滯系數和溫度有關,而湯圓的餡是其實是一種非牛頓流體。課后,關于“黑芝麻餡是不是非牛頓流體”引發了網友們線上熱聊。

      今年元宵夜迎來年度最小滿月,十分難得。為什么會存在大滿月和小滿月?對此,張朝陽現場作圖進行了科普:首先只有當地球大致處于月球與太陽的連線附近時人們才能看到滿月,其次,月球的繞地軌道不是嚴格的圓形,而是橢圓形,因此有近地點與遠地點之分。如果滿月的時候月球恰好處于近地點,月亮就會顯得比較大;如果滿月的時候月球恰好處于遠地點,月亮就會顯得比較小。

      據了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日中午12時在搜狐視頻直播,截至目前已直播了一百余期。

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