清风不识字何故乱翻书

2012-04-29 05:49李修生
物理教学探讨 2012年2期
关键词:空气流速伯努利清风

李修生

传说,清朝的翰林官徐骏,一日在窗前看书。只见一阵清风袭来,翻动桌上书页,不禁感慨,写下了“清风不识字,何故乱翻书?”之句。却因“文字狱”而被认为他是存心诽谤朝廷,惹下杀身之祸。我们姑且不论历史故事的真伪虚实,单从物理学角度说说“清风不识字。何故乱翻书?”清风固然不识字,可这清风怎么会乱翻书呢?

这首先得用伯努利原理来解释。我们知道,象空气、水等都具有流动性。我们将它们称之为流体。流体在运动的时候。在流速不同的地方会表现出一种奇妙的特性:流速大的地方,压强小;流速小的地方,压强大。这一特性是1738年瑞士物理学家伯努利在研究运动流体压强的时候首先发现的,因此称之为伯努利原理。如果一本书呈打开状态,有一阵风从右边吹来,如图1所示,根据伯努利原理,书本右边的纸张就会受到向上翻的力。比如说,右边第一页纸(右1),由于纸张上表面空气流速较大,压强较小;而纸张下表面因气流受阻,空气流速相对较小,压强较大。在纸张上下表面形成向上的压力差F上翻,使得这页纸往上翻。

而且我们知道,当空气流动得快的时候,在正面挡住它的物体就会受到空气的垂直冲击,也就是气流冲击效应。正因为这气流的冲击效应,当右边第一页纸翻起时,恰好挡住了从右边吹来的风,如图2所示,使得这页纸受到向左的气流冲击力F侧翻,迅速翻向左边。同时。右边的第二页纸(右2)也因伯努利原理而受向上的压力差F上翻上翻,接着受气流冲击向左翻;然后第三页、第四页……

诚然,开始刮风时,书本左边的纸张(左1)也是上表面空气流速较大,压强较小,下表面气体流速较小,压强较大,纸张受到向上的压力差F上,如图1所示,它们会不会向右翻呢?不会,因为右边的纸张翻起时,将风挡住了,左边纸张的上表面空气流速减小,所受向上的压力差F上也减小,翻不过来,如图2所示;即使右边的纸张没来得及翻起,没将风挡住,也会受气流冲击向左翻回,形如图3所示。

当然,实际情况复杂得多,因为书本的厚薄、纸张质量的好坏、书本的放置形态都各不相同,特别是,刮风时,风的大小、方向都随时改变。所以清风翻书的页数、是向前翻还是向后翻等等也不尽相同。可见,清风虽然不识字,但是翻书却乱得可以。

正因为这些原因,才使得清风乱翻书的。可惜清朝的翰林官徐骏不懂得这些物理知识。更不懂得满清官场之险恶,以至于发出“清风不识字。何故乱翻书?”这样的感慨,惨招杀身之祸。

(责任编辑王柏庐)

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