主要概念
物理学
压力
伯努利原理
气流
介绍
你有没有见过飓风或龙卷风期间房屋屋顶被掀翻的照片或视频？你可能会惊讶地听到，屋顶实际上不是被强风吹走的，而是被房屋内部的空气吹走的！这可以用伯努利原理来解释，该原理指出，快速移动的流体或空气，如强风，比慢速移动的空气压力更低。在飓风中，屋顶形状上方的快速气流产生低压区。这在房屋外部空气和内部空气之间产生压力差。最终，压力差变得足够大，以至于房屋内部的空气开始向上推屋顶。屋顶体验到升力，类似于飞机机翼，然后飞走了！在这个活动中，你将运用伯努利原理——但不要担心，你的屋顶会很安全的！
背景
丹尼尔·伯努利是一位瑞士科学家，他在18世纪研究了流体在运动时的行为。当他用流经沙漏形管的流体做实验时，他有了一个发现。他意识到，快速移动的流体产生较小的压力，而慢速移动的流体产生较大的压力。他的发现被称为伯努利原理。这不仅适用于流体，也适用于空气，因为气体——就像流体一样——能够流动并呈现不同的形状。伯努利原理的一个简单演示是在移动的气流中漂浮一个乒乓球，例如在指向正上方的风扇或吹风机的顶部。为什么球不会从风扇上飞走？这是因为伯努利原理。携带球进入空气的快速移动空气，其压力低于球周围的空气压力。当球开始从风扇上方的气柱上掉下来时，周围较高压力的空气会将球推回风扇上方较低压力的区域。结果，球停留在风扇顶部。
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伯努利原理也可以解释飞机机翼下升力的产生方式。飞机机翼的设计旨在让流过顶部的空气比流过底部的空气移动得更快。这产生了压力差，其中机翼顶部的压力低于底部。这种较高压力的空气向上推机翼，从而产生向上的升力（类似于上面的屋顶示例）。在现实世界中，还有许多伯努利原理的演示。您将在这个活动中执行其中一项。它不涉及飞行或掀翻房屋的屋顶，但它同样令人印象深刻——事实上它几乎是神奇的！
材料
两个大小相同的气球
绳子（约60厘米长）
剪刀
胶带
门框
纸巾筒
准备工作
将两个气球都吹胀，并在末端系好。两个气球应大致相同大小。
剪下两段绳子，每段约30厘米长。
将一段绳子的一端系在一个气球上。
将另一段绳子的一端系在第二个气球上。
使用胶带将每根绳子的松散端贴在门框顶部的底面。将气球间隔开，使它们之间有约15厘米的间隙。
确保将气球远离明显的空气流动（如通风口或风扇）。
步骤
站到气球前面，拿着纸巾筒，以便你可以向两个气球之间的空间吹气。如果你向它们之间吹气，你期望气球会发生什么？
确保气球静止不动。然后非常缓慢地向纸巾筒吹气。尝试产生稳定的气流。你注意到什么了吗？气球在移动吗？
如果气球移动了，停止它们的移动，然后再次使用纸巾筒向它们之间吹气。这次尝试比以前更用力地吹气，但仍然尝试保持稳定的气流。这次气球会发生什么？你能解释你的观察结果吗？
重复上一步，但这次尽可能用力地通过纸筒吹气，产生稳定的气流。你的结果会随着气流的增加而改变吗？为什么会这样或为什么不会？
额外尝试：重复相同的测试，但改变纸筒的大小。较小直径的管子，如吸管，是否具有相同的效果？
额外尝试： 找出如果气球彼此之间距离更远，你是否仍然可以使气球移动。改变气球之间的距离，并测试它是否会影响你的结果。你是否发现一个最大或最小距离，超过这个距离活动就不再起作用了？
额外尝试： 在此活动中，尝试使用乒乓球或其他物体代替气球。对于更大、更小或更重的物体，你仍然会看到相同的效果吗？
观察与结果
你是否注意到两个气球在完全没有被触摸的情况下神奇地互相靠近？你观察到的效果是对伯努利原理的一个很好的演示。只要两个气球只是悬挂在门框上，它们周围各个方向的空气都是静态的。这意味着空气对气球的每一侧施加相同的压力，并且两个气球都静止不动。当你缓慢地向气球之间吹气时，它们可能没有移动太多。这是因为非常缓慢的气流不会大大改变气球周围的压力条件。
然而，当你更用力地通过纸筒吹气时，你应该注意到气球（几乎！）神奇地靠在一起了。通过在气球之间用力吹气，你创造了一个低压区域。这是因为快速移动的空气产生较小的压力。与气球其余部分周围的空气压力相比，气球之间的空气压力降低了。由于较高的压力向较低的压力方向推，气球被相互推近。你可以使用乒乓球代替气球进行相同的观察。然而，对于较重的物体，产生的气压差可能不足以使它们移动。气球之间的间距也很重要。如果气球之间的间隙太宽，通过在它们之间吹气产生的低气压区域将不再产生效果。
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