如何求解簡單情況下的納維爾-斯托克斯方程?橢圓管中粘性不可壓縮流體的流量與什么有關(guān)?《張朝陽的物理課》第一百一十三期在1月1日12時(shí)開播,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間,先給網(wǎng)友們復(fù)習(xí)了泊肅葉流動(dòng)的性質(zhì),據(jù)此寫出橢圓管中流速所滿足的方程,類比求解三角管流速的方法,根據(jù)不滑動(dòng)邊界條件與橢圓方程猜出速度分布的形式,代入流速方程得到完整的流速分布。最后將流速對(duì)橢圓截面進(jìn)行積分,得到橢圓管中粘性不可壓縮流體的流量公式。

張朝陽先給網(wǎng)友們復(fù)習(xí)了泊肅葉定律,并將該定律應(yīng)用在血管中,解釋人體如何通過舒張與收縮血管來顯著地調(diào)節(jié)血流量。接著他開始介紹泊肅葉流動(dòng)的概念與性質(zhì)。泊肅葉流動(dòng)是指無限長等截面直管中的層性流動(dòng),流速方向只有沿著管方向的速度,并且流速沿著管方向是定值,另外流速在管壁處恒為零??梢宰C明,流體做泊肅葉流動(dòng)時(shí)的壓強(qiáng)梯度只有沿著管方向并且是個(gè)定值,由此可以極大化簡納維爾-斯托克斯方程成簡單的流速方程。
之后,張朝陽寫出邊界的橢圓方程,類比三角管利用邊界方程猜出流速的方法,這里也根據(jù)橢圓方程猜出滿足不滑動(dòng)邊界條件的速度分布形式,將其代入流速方程得到完整的流速分布并驗(yàn)證了前述猜測(cè)的正確性。有了流速關(guān)于空間的分布,可以通過對(duì)橢圓管的截面的積分得到流量公式,通過積分結(jié)果還可以發(fā)現(xiàn),橢圓管的流量公式在半長軸等于半短軸時(shí)回到泊肅葉定律。
截至目前,《張朝陽的物理課》已直播一百余期,內(nèi)容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。從去年11月開啟第一節(jié)物理直播課,他先是從經(jīng)典物理學(xué)開始,科普了牛頓運(yùn)動(dòng)定律等;而后從經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說起,向近現(xiàn)代物理過渡,探討了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識(shí)。
此后逐步進(jìn)入量子力學(xué)領(lǐng)域,從基礎(chǔ)的薛定諤方程等理論內(nèi)容,到氫原子波函數(shù),再到氣體定容比熱的溫度階梯,并順勢(shì)講解了熱力學(xué)定律。接著回到了經(jīng)典物理,推導(dǎo)出飛船運(yùn)行軌跡,估算太陽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及中子星的自轉(zhuǎn)速度。
隨后,講解了陀螺的進(jìn)動(dòng),還計(jì)算出月球的潮汐高度。緊接著介紹狹義相對(duì)論的四維語言,并逐步過渡到了電動(dòng)力學(xué)。之后進(jìn)一步分析了地球的形變成因以及月球的退行效應(yīng),并轉(zhuǎn)向研究流體力學(xué)領(lǐng)域。
《張朝陽的物理課》的直播風(fēng)格獨(dú)樹一幟:以演算物理為特色,注重從日?,F(xiàn)象引入,通過一步一步詳盡計(jì)算和硬核推導(dǎo),理解自然界的基本規(guī)律。
據(jù)了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日中午12時(shí)在搜狐視頻直播,網(wǎng)友可以在搜狐視頻“關(guān)注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關(guān)注“張朝陽的物理課”賬號(hào),查看課程中的“知識(shí)點(diǎn)”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬號(hào)上,閱覽每期物理課程的詳細(xì)推導(dǎo)過程。
除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續(xù)打造知識(shí)直播平臺(tái),邀請(qǐng)各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的頭部播主入駐,進(jìn)行科普知識(shí)直播。在“歷史其實(shí)很有趣”科學(xué)公開課中,南京大學(xué)西方文學(xué)碩士、《中國國寶大會(huì)》四強(qiáng)選手、國學(xué)博主魯韋彤帶你“跟老祖宗學(xué)‘浪漫告白’”;作家、中國國家地理專欄作者鄧春海在線科普“古人牙齒保健”;歷史文化學(xué)博士赫老師說歷史為你揭曉“古人如何賺錢理財(cái)”,了解隱士到底有多窮;北京大學(xué)學(xué)士、中國傳媒大學(xué)博士大錘說史分享“沒暖氣沒秋褲,古人怎樣過冬?”……未來將有更多知識(shí)主播入駐搜狐視頻,一同玩轉(zhuǎn)科學(xué),探索不同領(lǐng)域。




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