怎么計算流體的壓強?為什么船能夠漂浮在水面上?為什么流速大的地方,壓強相對更小? 12月2日12時,《張朝陽的物理課》第一百零六期開播,搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐視頻直播間,先從靜止的不可壓縮理想流體出發,引出流體的壓強概念,介紹并分析了帕斯卡原理,接著通過受力平衡推導重力場下的靜止流體壓強公式,介紹阿基米德浮力定律。隨后,張朝陽介紹穩恒流動狀態下的流體性質,推導了連續性方程以及伯努利方程,并簡要分析為什么在流速大的地方,壓強相對較小。
課程一開始,張朝陽闡述了流體力學的重要性,介紹流體的壓強概念以及不可壓縮流體的帕斯卡原理,并通過帕斯卡原理說明流體可用于力的放大與縮小,并且這種力的縮放效應不違背能量守恒定律。隨后,通過受力分析推導靜流體的壓強公式,同時得到阿基米德浮力定律。
分析完靜止的情況,張朝陽轉而分析起穩恒流動的不可壓縮流體。通過借助電磁學中的電荷守恒定律以及其對應的連續性方程,并根據流體的質量守恒,得到流體力學的連續性方程,然后在不可壓縮、穩恒的條件下對連續性方程進行了化簡,結果表明速度場的散度為零。
最后,張朝陽推導了單位體積的重力勢能與動能,并證明壓強的梯度的反向等于流體壓力的體密度,由此得知壓強是壓力體密度的勢。進一步地,借助能量守恒定律,得到伯努利方程,并使用伯努利方程簡要分析為什么在流速大的地方,壓強相對較小;在流速小的地方,壓強相對較大。
截至目前,《張朝陽的物理課》已直播一百余期,內容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。從去年11月開啟第一節物理直播課,他先是從經典物理學開始,科普了牛頓運動定律等;而后從經典物理的“兩朵烏云”說起,向近現代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。
此后逐步進入量子力學領域,從基礎的薛定諤方程等理論內容,到氫原子波函數,再到氣體定容比熱的溫度階梯,并順勢講解了熱力學定律。接著回到了經典物理,推導出飛船運行軌跡,估算太陽的結構與性質以及中子星的自轉速度。
隨后,講解了陀螺的進動,還計算出月球的潮汐高度。緊接著介紹狹義相對論的四維語言,并逐步過渡到了電動力學。之后進一步分析了地球的形變成因以及月球的退行效應,并轉向研究流體力學領域。
《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟:以演算物理為特色,注重從日常現象引入,通過一步一步詳盡計算和硬核推導,理解自然界的基本規律。
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,網友可以在搜狐視頻“關注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關注“張朝陽的物理課”賬號,查看課程中的“知識點”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號上,閱覽每期物理課程的詳細文章。
除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續打造知識直播平臺,邀請各個科學領域的頭部播主入駐,進行科普知識直播。中國科學院心理研究所應用心理碩士唐義誠,帶你了解“夫妻相處中的吵架心理”;北師大比較教育學博士史明潔的心理課堂分享“如何跟負面情緒和解”,拒絕精神內耗;中國著名微表情讀心專家紀宇,通過微表情教你“如何讀懂孩子的心”;清華大學臨床醫學博士申晨煜醫生,幫你遠離“職場PUA”。未來將有更多知識主播入駐搜狐視頻,一同玩轉科學,探索不同領域。
文/金仁甫
編輯/范輝