這是熊貓實驗室趣味科普小課堂第五課,今天突然想起來,前幾天周末跟朋友和她的孩子一起逛公園。經過噴泉的時候,別的小孩子都只會說噴泉真漂亮,可朋友家孩子跟她說,“媽媽,你知道這個噴泉的原理嗎?它用了5個造型,3個聲音,每個造型之間等待2秒,重復執行這個指令,就有了我們看到的不停變換形狀和音樂的噴泉。”
想到這個場景,今天跟大家分享一下音樂噴泉的原理。在這之前,我們先來欣賞下噴泉的美圖。
噴泉是一種將水或其他液體經過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體,提供水壓的一般為水泵,這個原理就是增加水壓,用增壓泵增加水管的壓力,這樣水從管子里沖出來就產生了噴射的效果,還可以控制噴管的位置改變噴泉的形狀,達到美觀的效果。
音樂噴泉原是一種自然景觀,是承壓水的地面露頭。園林中的噴泉,一般是為了造景的需要。人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。噴泉可以濕潤周圍空氣,減少塵埃,降低氣溫。噴泉的細小水珠同空氣分子撞擊,能產生大量的負氧離子。因此噴泉有益于改善城市的面貌和增進居民身心健康。
音樂噴泉的物理原理:噴泉是個動量守恒,從大半徑管道到小半徑管道,產生一個速度的變化,沖向背離地面的方向。大半徑的速度由泵帶動,小半徑中的速度是原來速度與動量轉化速度。需要選擇一個微元計算動量守恒,這樣能求出一個速度,這個速度就是出口速度,然后就是一個上拋運動,這個是理想的情況,沒有摩擦、沒有風。
據統計截止到目前為止世界上噴射最高的是在沙特阿拉伯的312米音樂噴泉。我們在了解了噴泉的原理之后,所以總結了在觀看音樂噴泉時要注意的幾點事項:
1、觀看噴泉時切勿到噴泉的中心,尤其是噴泉口嬉戲;
2、小孩在觀看音樂噴泉的時候,一定要有大人陪同,切不可離身,以免小孩子因貪玩跑道噴泉中心,造成危險;
3、噴泉管理者應在四周設有提示牌或警示牌;
4、注意噴泉開啟的時段,管理人員需全程監控,忙時也不例外;
熊貓實驗室的課外時間
教大家做個簡單的自制噴泉——希羅噴泉,相傳這個噴泉是古代力學家希羅設計的。
這是由三個容器組成的,上面一個是沒有蓋的碟子,下面兩個是密閉的瓶子,這三個容器分別用三根管子連了起來,連接的方法見圖。
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