簡介白努力
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白努利從牛頓運動學中,能量守恆觀念:動能+位能=定值,推導出 白努利定律:動能+壓力=定值。
當液體流速減少時,壓力便會增加。
... Bernoulli's Equation: P + \frac{1}{ ...
簡介白努力(Daniel
Bernoulli)
一、關於白努利的家世背景:
(1)白努利(DanielBernoulli),1700年出生於荷蘭,1782年死於瑞士。
(2)其伯父、父親,兄弟均為知名的數學家,後來和白努利一起研究的知名數學家尤拉,即是經由其伯父(Jacob
Bernoulli,1654~1705)的推薦下,由白努利的父親(JohannBernoulli,
1667~1748)指導下的高徒。
(3)內鬨不合睦的家族:
在白努利五歲時,舉家遷回瑞士的貝賽爾,而為了爭奪"名聲"及"教職",其父親與伯父交惡,而日後白努利與其父親之父子關係亦惡化了30年之久。
二、白努利的求學過程
(1)少年熱衷數學及醫學的白努利:
白努利並非依其父的安排成為生意人,從小便對微積分充滿興趣,一直到13歲,其父親終於認同且指導他,但他堅決的反對白努利以數學研究為工作,後來白努利依父親的意研究醫學,但也卻難忘情於數學。
(2)21歲的白努利:
完成醫學研究的他,不僅在解剖學及植物學上佔有一席之地,且在義大利獲得了第一個獎,並且在其好友Christian
Goldbach的安排下,研究數學運動學(MathematicalExercises)。
三、白努利定律的由來:
(1)來自血壓的靈感:
25歲的白努利回到了瑞士,並與其父親高徒-尤拉一起研究,它們對血流和壓力之間的關係有很大的興趣,並著手研究。
很快的,全歐洲的醫生都使用白努利的方式量病人的血壓,一直到170年後(西元1896年),一個義大利的醫生改良方法,一直沿用至今。
(2)由牛頓運動定律衍生出流體力學。
白努利想更進一步的研究血流和血壓,所以他又返回早期所研究的能量守恆的工作,進而發展出白努利定律
四、1725年
~1749年:
(1)載譽回鄉
從1725年到1749年,白努利在天文、重力、潮汐、磁學、海流及船在海上的行為等方面獲得了十項獎項,而也在白努利三十歲時(1730年)便幾乎要完成流體動力學,也很渴望回家,就在四年後,再次得獎回家時,其父親並不接受他,因為其父親無法接受兒子的能力與他相匹敵。
(2)之後白努利雖然努力挽回父子關係,但其父親並不領情,而且還剽竊白努利的流體力學研究,父子關係終告破裂,白努利也將研究方向轉向藥學及生理學,一直到1782年,死於貝塞爾(瑞士)。
解釋
白努利從牛頓運動學中,能量守恆觀念:動能+位能=定值,推導出
白努利定律:動能+壓力=定值。
當液體流速減少時,壓力便會增加。
白努力定律簡單的說就是"流體流速愈大壓力愈小"
飛機能飛在空中即利用此原理
飛機向前飛在機頭的空氣不管是背部或腹部皆須同時到達機尾
因為飛機背部呈弧形腹部成平面狀
所以背部的空氣流速快相對腹部壓力就較小
所以壓力大的腹部空氣可以支撐飛機的重量飛機也就飛起來了
這是水平狀態的應用
http://cedesign.me.ncu.edu.tw/~tka/008/show.php?serial=16&team=0
公式推導
Bernoulli'sEquation:
P+\frac{1}{2}{\theta}v^2+{\theta}gh=Constant,
{\theta}是液體的密度。
P:靜態壓力(StaticPressure)
\frac{1}{2}{\theta}v^2:動壓力(DynamicPressure)
{\theta}gh:(Pressureexertedbyaliquidcolumnofheighth)
Constant:總壓力(TotalPressure)
"不可壓縮流的連續方程式"
P1+dgy1+1/2dV1平方=P2+dgy2+1/2dV2平方
其中P為壓力d為流體密度V為流速y為高度
(記法:壓力+動能+位能=定值)
即流動流體兩點間壓力差與"兩點間的垂直高度差"&"流速平方差有關"
發音
發音機制:
基本上所有有關流體運作的機制,都會和白努力定律相關,所以在發音機制上,空氣從肺部受到壓力而往外通過聲帶往喉上發聲腔道前進,氣流通過原本閉合的聲帶產生摩擦,通過聲帶後進入發聲腔道,和腔道產生共鳴且發出物理上的聲波,空氣流出。
Airstreamandphonation
Thisairflowcanbeproducedatdifferentplacesanditcangointo
directions-outwards,i.e.egressive,orinwards,i.e.ingressive.In
English,asinmanyotherlanguages,thesoundsareproducedwithair
movingoutofthelungs.Buthowdoweactuallymanagetoproduce
sounds?Itallstartsinourlarynxorthevoicebox:
VocalSoundProduction
Diaphragmactionpushesairfromthelungsthroughthevocalfolds,producingaperiodictrainofairpulses.Thispulsetrainisshapedbythe
resonancesofthe
vocaltract.Thebasicresonances,called
vocalformants,canbechangedbytheactionofthe
articulatorstoproduce
distinguishablevoicesounds,likethe
vowelsounds.
Index
Voiceconcepts
Musicalinstruments
HyperPhysics*****SoundRNave
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(Imagesource:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/music/voice.html)
vocalfoldsarebeingdrawntogetherfairlytightly;
airpressurebuildsupfrombelowandforcesthevocalfolds
apart;
suddenreleaseofthevocalfoldsreducesthepressureandthe
vocalfoldsarepulledbacktogether(Bernoullieffect);
pressurebuildsupagainandthecyclerepeatsitself(many
timespersecond).
TheBernoulli
EffectandVocalFoldVibration
MatthewReeve
Duringrespirationthevocalfoldsareseparated(abducted),allowing
airtomovefreelyinandoutofthebody.Thefactthatthevocalfolds
canintrudeontheairstream(adduct)andformaconstrictionofthe
airwayisacriticalpartofphonation.Theairstreamisforcedtomake
adetouraroundthevocalfolds,anditisundertheseconditionsthat
theBernoulliEffectoccurs.
http://www.uni-bielefeld.de/lili/personen/vraithel/teaching/HTHS/articulatory.html
http://www.voicesource.co.uk/article/151
http://en.wikipedia.org/wiki/Bernoulli's_principle
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