题目
连续性原理指出:流速与截面积成反比,伯肃叶公式指出:流速与截面积成正比。()A. 两者是矛盾的;B. 两者是一回事;C. 既存在着矛盾,又不矛盾;D. 两者前提不同,不能比较结论。
连续性原理指出:流速与截面积成反比,伯肃叶公式指出:流速与截面积成正比。()
A. 两者是矛盾的;
B. 两者是一回事;
C. 既存在着矛盾,又不矛盾;
D. 两者前提不同,不能比较结论。
题目解答
答案
D. 两者前提不同,不能比较结论。
解析
连续性原理和伯努利方程(或泊肃叶定律)是流体力学中的两个重要概念,但它们的适用条件和物理意义不同:
- 连续性原理适用于理想流体的稳定流动,强调流量恒定,此时流速与截面积成反比;
- 泊肃叶定律(可能题目中的“伯肃叶公式”指此)描述粘性流体在管道中的层流流动,此时流速分布与截面积的关系由粘性力主导,结论可能不同。
关键点在于两者前提条件不同,因此结论看似矛盾,但实际不冲突。
连续性原理
- 条件:理想流体(不可压缩、无粘性)、稳定流动。
- 结论:流量 $Q = vA$ 恒定,因此 $v \propto \frac{1}{A}$(流速与截面积成反比)。
泊肃叶定律(可能对应题干中的“伯肃叶公式”)
- 条件:粘性流体在圆形管道中的层流流动。
- 结论:体积流量 $Q = \frac{\pi r^4 \Delta P}{8 \eta L}$,流速分布为抛物线型。此时若固定压力差 $\Delta P$,最大流速 $v_{\text{max}} \propto r^2$,而截面积 $A \propto r^2$,因此 $v_{\text{max}} \propto A$(流速与截面积成正比)。
对比分析
- 结论差异:连续性原理中 $v \propto \frac{1}{A}$,泊肃叶定律中 $v \propto A$。
- 核心原因:前者忽略粘性,强调流量守恒;后者考虑粘性,强调压力驱动与速度分布。
- 是否矛盾:不矛盾,因两者研究对象和条件不同,不能直接比较。