第二章流體的流動習題解答2-1注射器活塞的面積為1.2cm2，注射針頭截面積為1.0mm2，當注射器水平放置時，用4.9N的力推動活塞移動了4.0cm.問藥液從注射器中流出所用的時間為多少？解：設針管活塞處為點1，針頭為點2，根據(jù)伯努利方程可得(水平管)由于S1>>S2，針管活塞處的流速為二階小量，可以忽略所以兩點的壓強差為，由得所以2-2已知微風、強風、大風、暴風、12級颶風的風速分別為：3.4~5.4、10.8~13.8、17.2~20.7、24.5~28.4、32.7~36.9m·s1，空氣密度取1.25kg·m3試求它們的動壓(用kg·m2表示)，并分析相對應的陸地地面可能的物體征象.解：由動壓公式：得微風的動壓為：0.723~1.82kg·m2.陸地地面可能的物體征象：樹葉與微枝搖動不息，旌旗展開.同理可得：強風的動壓為：7.29~11.9kg·m2.陸地地面可能的物體征象：大樹枝搖動，電線呼呼有聲，打傘困難.大風的動壓為：18.5~26.8kg·m2.陸地地面可能的物體征象：樹枝折斷，逆風行進阻力甚大.暴風的動壓為：37.5~50.4kg·m2.陸地地面可能的物體征象：堅固的房屋也有被毀壞的可能，伴隨著廣泛的破壞.12級颶風動壓為：66.8~86.8kg·m2.陸地地面可能的物體征象：大樹可能被連根拔起，大件的物體可能被吹上天空，破壞力極大.2-3一穩(wěn)定的的氣流水平地流過飛機機翼，上表面氣流的速率是80m·s1，下表面氣流的速率是60m·s1.若機翼的面積為8.0m2，問速率差對機翼產(chǎn)生的升力為多少?空氣的平均密度是l.25kg·m解：根據(jù)伯努利方程，上下兩表面因速率差產(chǎn)生的壓強差為2-4水管里的水在絕對壓強為4.0×l05Pa的作用下流入房屋，水管的內直徑為2.0cm，管內水的流速為4.0m·s1，引入5m高處二層樓浴室的水管內直徑為1.0cm.求浴室內水的流速和壓強.解：設室外水管截面積為S1，流速為v1；浴室小水管的截面積為S2，流速為v2。水可視為理想流體，由連續(xù)性方程可得小水管中流速根據(jù)伯努利方程有得小水管中的壓強：由壓強計得

由

vB=0，hB=h1，hA=0，pA=p0，

可求得水從小孔A流出得速度

2-9用如圖2-18所示的采集氣體裝置，如果U型管壓強計指示的水柱高度差為2.0cm，若某種氣體的密度為2kg·m3，采氣管的截面積S為10cm2.求5分鐘內可采集多少解：由皮托管原理先求得氣體流速再求得5分鐘內采集氣體的體積2-10水在內半徑為0.10m的金屬管中，以0.50m·s1的速度流動，水的密度為1.0×103kg·m3，黏度為1.0×103Pa·s.水在管中呈何種流動狀態(tài)？若管中的流體是油，流速不變，其在管中呈何種流動狀態(tài)？(油的密度為為0.9×103kg·m3，黏度為3.5×10解：實際流體無論何種流體，均可由雷諾數(shù)的大小判斷是作層流還是湍流.實驗表明，對于直圓管道中的流體，當Re＜1000時，流體作層流；Re＞1500時，流體作湍流；當1000＜Re＜1500時，流體可作層流也可作湍流，為過渡流.水的雷諾數(shù)為所以水在管中呈湍流狀態(tài).(2)

油的雷諾數(shù)為1000<1.3×103<1500，油在管中呈過渡流狀態(tài).2-11一列單軌磁懸浮列車，每節(jié)車廂底部與行車導軌兩側之間都保留一層厚度為8mm的空氣隙，其面積為0.05×20m2.若保持車速為125m·s1，即時速為450公里.試估算每節(jié)車廂在導軌處所受到的空氣黏性阻力.(空氣的黏度取1.80×105Pa·s解：已知=1.80×105Pa·s，S=0.05×20m2，z=8mm=0.008m，v=125m·s根據(jù)牛頓黏滯定律每節(jié)車廂在導軌處所受到的空氣黏性阻力約為0.56N.2-12求血液流過一段長1.0mm、直徑為4.0m的毛細血管的血壓降與這段毛細血管的流阻.(毛細血管中血液的平均流速為0.66mm·s1，血液的黏度取4.0×103Pa·解：根據(jù)泊肅葉公式有2-13皮下注射時，若針頭內徑減小一半，則手指的推力要增大到原來的多少倍才能取得注射相同流量的效果？解：據(jù)題意有，，由泊肅葉公式，得，

因：，所以手指的推力要增大到原來的16倍。2-14某人的心輸出量為0.85104m3·s1解：2-15液體的黏度為1.5×101Pa·s，密度為9.0×102kg·m3，液體中有一半徑為5.0×104m的空氣泡，如空氣的密度為1.3kg·m解：根據(jù)斯托克斯定律，空氣泡在液體中受到的向下的重力和粘滯阻力之和等于向上的浮力

則空氣泡上升的速率為2-16紅細胞的密度為1.09103kg·m3，可近似看成是半徑為2.0106m的小球.設37℃時的血漿的黏度為1.2103Pa·s，密度為1.04103kg·m3.求紅細胞在血漿中自然沉降1.0cm所需要的時間.解：根據(jù)斯托克斯定律，紅細胞的自然沉降速率為利用一臺加速度為105g的超速離心2-17讓密度為′的油滴在密度為，黏度為的空氣中自由下落，測出其勻速下降的速率為v.如果在油滴下落時加一上正下負的電場E，油滴受電場力作用，勻速向上運動，速率為v′.假定斯托克斯定律成立的話，試計算油滴的電荷q(假定油滴帶負電荷).解：根據(jù)斯托克斯定律，在沒有電場時，向下運動的油滴在空氣中受到向下的重力等于向上的粘滯阻力與浮力之和(1)