不可思議的流體 邊玩邊學(xué)流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 日本機(jī)械學(xué)會(huì)
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本書是一本介紹流體知識(shí)的科普類圖書,書中對(duì)流體進(jìn)行了全面的介紹,主要包括流體的定義、性質(zhì)、能量、原理等,基本涵蓋了流體的基礎(chǔ)知識(shí)。撰寫過(guò)程中,每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的介紹,既有理論知識(shí)的揭秘,也有小試驗(yàn)游戲的互動(dòng)以及工程技術(shù)領(lǐng)域或者身邊生活實(shí)例的闡釋,幫助讀者在學(xué)習(xí)和互動(dòng)中輕松掌握相關(guān)理論知識(shí)。本書語(yǔ)言生動(dòng)活潑、通俗易懂,既是一本可以讓小學(xué)生樂(lè)在其中的課外讀物,也是一本可以讓大學(xué)生輕松學(xué)習(xí)流體力學(xué)的參考書。
1)本書是日本機(jī)械學(xué)會(huì)和東京大學(xué)機(jī)械工程系專家學(xué)者編寫的有關(guān)流體力學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)及知識(shí)介紹科普?qǐng)D書。2)本書可以激發(fā)青少年的科學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力,通過(guò)30余個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)提升創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新素養(yǎng)。
空氣和水雖然是我們身邊的物質(zhì),但平時(shí)幾乎沒(méi)人會(huì)去刻意觀察它們。不過(guò),它們?cè)谖覀內(nèi)粘I钪卸加兄浅V匾淖饔谩T诹黧w力學(xué)中所用到的流體一詞,就是以空氣和水為代表的氣體及液體的總稱。在流體中有很多眼睛看不見的東西,并且它們能夠自由改變形狀,難以捉摸,因此,它們很容易被認(rèn)為是讓人無(wú)法理解的東西。可能有不少人會(huì)覺得流體力學(xué)非常難,因此本書的首要目標(biāo)就是要讓讀者們親近流體。在流體中常會(huì)出現(xiàn)一些有違一般認(rèn)知的,讓人不由發(fā)出咦?!的一聲驚嘆的、不可思議的現(xiàn)象。盡管乍看之下這些現(xiàn)象都很奇特,但實(shí)際上卻不違背自然規(guī)律。請(qǐng)讓我們把深?yuàn)W的理論暫且擱在一旁,先來(lái)享受流體所帶來(lái)的樂(lè)趣,試著實(shí)際感受下它們的神奇之處吧。在這個(gè)過(guò)程中,我們?cè)儆猛ㄋ椎恼Z(yǔ)言給各位解釋說(shuō)明流體里所隱藏著的秘密。本書是由日本機(jī)械學(xué)會(huì)流體工程學(xué)部策劃出版的。日本機(jī)械學(xué)會(huì)以推動(dòng)機(jī)械工程學(xué),也包括自然科學(xué)(數(shù)學(xué)或理科)、信息科學(xué)(計(jì)算機(jī)相關(guān))等學(xué)科的發(fā)展,創(chuàng)造出更多對(duì)地球、宇宙、人類和生物有益的事物為宗旨,集合了眾多研究人員和技術(shù)人員。該學(xué)會(huì)研究、發(fā)展和普及機(jī)械工程相關(guān)的技術(shù)和知識(shí),從前沿技術(shù)領(lǐng)域的科研工作者到普通老百姓及中小學(xué)生都成為他們開展活動(dòng)的對(duì)象。作為該類活動(dòng)的一個(gè)環(huán)節(jié),在日本機(jī)械學(xué)會(huì)流體工程學(xué)部下成立了擁有如下成員的不可思議的流體編輯委員會(huì)。本書的策劃、編寫及編輯工作由石綿和根本負(fù)責(zé)。本書雖然面向普通大眾,但也基本涵蓋了大學(xué)里所學(xué)習(xí)的流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。大學(xué)里的教科書難免易傾向于注重學(xué)生的解題能力,有時(shí)就會(huì)使學(xué)生對(duì)于流體力學(xué)現(xiàn)象本身的理解稍顯不足。作為一名技術(shù)人員設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí),一定量的計(jì)算工作當(dāng)然是難以避免的,但能夠抓住流體力學(xué)的本質(zhì),理解其中的意義更為重要。因此本書中不使用數(shù)學(xué)計(jì)算公式,而是著眼于通過(guò)簡(jiǎn)單的游戲來(lái)讓讀者們理解這些現(xiàn)象。它既是一本能讓小學(xué)生樂(lè)在其中的課外讀物,也是一本可以作為大學(xué)生學(xué)習(xí)流體力學(xué)的參考書。此外,如果更多的普通大眾通過(guò)本書也能開始了解流體力學(xué)是怎樣的一門學(xué)科的話,我們會(huì)感到非常高興。主審 石綿良三(神奈川工科大學(xué))干事 根本光正(神奈川工科大學(xué))委員 松本洋一郎(東京大學(xué))、辻裕(大阪大學(xué))、速水洋(九州大學(xué))、辻本良信(大阪大學(xué))本書中所收錄的各種流體小游戲,既有編者們獨(dú)立設(shè)計(jì)出來(lái)的,也有很多過(guò)去由來(lái)自各行各業(yè)的人設(shè)計(jì),經(jīng)人們口耳相傳而來(lái)的。由于不知道這些游戲的設(shè)計(jì)者,無(wú)法標(biāo)明姓名,只能在此對(duì)這些游戲的設(shè)計(jì)者表達(dá)由衷的敬意和感謝。另外,在本書編寫過(guò)程中還得到了來(lái)自很多個(gè)人或組織的提議、題材提供以及建議,如與本書制作相關(guān)的工作室等。本書還獲得了來(lái)自日本機(jī)械學(xué)會(huì)的2002 年度和2003 年度的機(jī)械工程學(xué)振興事業(yè)資金的資助。講談社BLUE BACKS 出版部門的堀越俊一先生和志賀恭子女士從本書策劃階段至制作、編輯階段都給予了很多寶貴建議。對(duì)于以上種種來(lái)自各方的支援和幫助,在此一并表示深深的謝意。接著,就請(qǐng)各位一起暢游流體的神奇世界吧。石綿良三
日本機(jī)械學(xué)會(huì)該學(xué)會(huì)以研究、發(fā)展和普及機(jī)械及相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)為目標(biāo),由包括大學(xué)研究人員、相關(guān)企業(yè)的技術(shù)人員等在內(nèi)的約四萬(wàn)名會(huì)員組成。網(wǎng)址 : http://www.jsme.or.jp/石綿良三1954年出生。東京大學(xué)大學(xué)院工學(xué)系研究科結(jié)業(yè),工學(xué)博士。神奈川工科大學(xué)基礎(chǔ)·教養(yǎng)教育中心教授,流體力學(xué)專家。著有《流體力學(xué)入門》(森北出版株式會(huì)社)等。獲得2004年度日本機(jī)械學(xué)會(huì)教育獎(jiǎng)。根本光正1952年出生。畢業(yè)于幾德高專機(jī)械工程系。神奈川工科大學(xué)工學(xué)部機(jī)械工程系原助教,流體力學(xué)專家。獲得2004年度日本機(jī)械學(xué)會(huì)教育獎(jiǎng)。
目錄前言 本書結(jié)構(gòu)介紹 01 什么是流體 001 02 黏性 005 03 壓縮性 011 04 空氣的質(zhì)量 015 05 物體周圍的流體 019 06 壓強(qiáng) 023 07 水深和壓力 027 08 浮力1 031 09 浮力2 037 10 漩渦 041 專欄 揭秘?cái)嚢韬笙騼?nèi)側(cè)聚集的茶葉 049 11 表面張力1 051 12 表面張力2 057 13 層流和紊流 061 14 空穴現(xiàn)象 067 15 加速度運(yùn)動(dòng)1 073 16 加速度運(yùn)動(dòng)2 079 專欄 列車?yán)锏纳n蠅為什么不會(huì)被甩向后方呢? 085 17 流體的能量 087 18 伯努利原理 091 專欄 在吸管的側(cè)面開個(gè)小洞后再吹一下會(huì)發(fā)生 什么現(xiàn)象呢? 097 19 皮托管 099 20 噴氣式推進(jìn) 103 專欄 風(fēng)力汽車(只憑借風(fēng)能迎風(fēng)行駛的汽車) 106 21 流線曲率定理 109 22 康達(dá)效應(yīng) 117 專欄 用吹吸管控制的雪人 123 23 流動(dòng)分離1 125 24 流動(dòng)分離2 129 25 邊界層 133 26 流線型 137 專欄 海豚跳(憑借水的浮力高高跳起的小玩具) 143 27 升力1 14528 升力2 151專欄錯(cuò)誤的機(jī)翼原理15729馬格努斯效應(yīng)15930漩渦脫落163專欄風(fēng)力船(憑借風(fēng)力迎風(fēng)直行的船)16831管道摩擦損失17132節(jié)流175專欄噴霧器的原理17933旋翼18134附加質(zhì)量187