问题 问答题

气体压强会随着流动速度而改变.如图所示,当有同学在桌子一侧向放在桌面上的一枚1角硬币水平吹气时(即有高速的气流通过硬币上方),硬币会跳起.

(1)已知当时大气压为p0(即静止空气的压强),硬币质量为m,上表面面积为A.为使硬币跳起,上方流动空气压强的最大值为p=______.

(2)某同学查阅了相关资料:忽略高度影响,流动的空气压强与流速满足

1
2
ρv2+p=常量(其中ρ为空气密度).根据(1)中的物理量和上述公式可知,实验时此常量大小为______,并且在已知空气密度ρ的情况下,可计算得到硬币起跳时上方空气流速至少为v=______.

(3)若吹气时同学的嘴张开面积为S,则估算同学的吹气功率的表达式为______.

答案

(1)设上方的气体的压强为P,对硬币受力分析可得,

PA=mg+P0A,

所以上方流动空气压强的最大值p为p0-

mg
A

(2)当空气的速度为0的时候,上方的空气的压强就是大气压P0,此时可以得到,P=P0=C,所以常量大小为P0

刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用,即△F=mg.

此时硬币上方的压强为:P=C-

1
2
ρv2

硬币下方的压强为:P=C(空气流速为0);

那么硬币上下方的压强差为:P-P=△P=

1
2
ρv2

∵△F=△p•A

1
2
ρv2•A=mg

即:v=

2mg
ρA

(3)根据前面的分析得出的压强的差值为=△P=

1
2
ρv2

吹气时引起的力的大小为F=△PS=

1
2
ρv2S,

所以功率的大小为P=Fv=

1
2
ρSv3

故答案为:p0-

mg
A
;  p0v=
2mg
ρA
; 
1
2
ρSv3

单项选择题
单项选择题 A3/A4型题