大气中的空气、水管中的水，这些气体和液体充斥着我们生活的各个角落。但要从科学的角度理解这些没有固定形态的流体，掌握一些宽泛的知识还是必需的。

小峰龙男编著的《流动中的力量--图解流体力学(四色全彩)》从生活中各种流体技术的巧妙利用入手，把各种流体性质和基本运动规律用彩图具体形象地展示出来。汽车和新干线的空气动力原理、飞机为什么能飞……现在就开启流体世界的大门吧！

在我们生活的世界中，各种各样形形色色的事物和现象，其中都必定包含着科学的成分。在这些成分中，有些是你所熟知的，有些是你未知的，有些是你还一知半解的。面对未知的世界，好奇的你是不是有很多疑惑、不解和期待呢？！“形形色色的科学”趣味科普丛书，把我们身边方方面面的科学知识活灵活现、生动有趣地展示给你，让你在畅快阅读中收获这些鲜活的科学知识！

空气和水是我们日常生活中最常见的流体，它们虽然有类似的运动方式，但是却有着迥异的性质。飞机为什么能够飞行？水槽中的水为什么越接近排水口流速就越快？游泳衣的材料设计为什么要模仿鱼类？新干线的外形设计又有什么玄机？读读小峰龙男编著的《流动中的力量--图解流体力学(四色全彩)》这本书，你就明白了！

本书适合青少年读者、科学爱好者以及大众读者阅读。

第1章 流体的性质

001 看我七十二变 流体的流动性

002 应用流体流动性的应用 混凝土搅拌车和轻合金轮胎

003 自行车轮胎的空气压 压强是怎么产生的？

004 压强的单位是帕斯卡 压强单位的符号是Pa

005 用吸管喝果汁时果汁的运动 关于压强的分析方法

006 从重量到力 重力和力

007 空气和水产生的压强 气压和水压

008 水受热不会膨胀，但空气受热后会膨胀受热和体积变化

009 水受到挤压也不会缩小，空气受到挤压会缩小受力和体积的变化

010 火灾报警器和燃气发动机 体积变化的应用

COLUMN 关于气塞现象的思考

第2章 流体性质的应用

011 水和空气的黏度不一样 黏性

012 倍力装置的结构 帕斯卡原理

013 汽车的制动装置 帕斯卡原理的应用

014 流体作用于物体上的力 浮力

015 物体是漂浮还是下沉取决于比重的大小 比重和浮力

016 利用浮力搭建运载船只的电梯 闸门

017 下落的水滴是球体 表面张力

018 表面张力和空气的作用力 水滴的变形

019 液体会渗入缝隙的原因 毛细管现象和浸润

020 液晶板毛细管现象 毛细管现象的应用

021 古人的智慧——水平面的创造 水平面和连通管

022 从房屋建筑到户外 水准测量

COLUMN 游来游去的樟脑船

第3章 流体流动的性质

023 使船只平稳的力 复原力和力矩

024 无动力喷泉的结构 高度差产生的能量

025 下落的水流能把水吸上来 虹吸原理

026 作用于液面的力的平衡质点的平衡

027 浴池里的涡流和杯子里的涡流 自由涡流和强制涡流

028 涡流的组合 兰金复合涡流

029 空气和水流动的相关概念 流线

030 人和汽车都具有与流体相同的特点 流体的思考方法

031 水龙头的调节和水的流动 层流和湍流

032 物体的形状带来的阻力 压强和摩擦力

033 空气产生的各种阻力 作用于物体的阻力

034 让流动混乱能够减小阻力 分离和涡旋

035 低温水中产生的泡沫 气穴现象①

036 “水中的气泡”有利也有弊 气穴现象②

COLUMN 碳酸饮料和气穴现象

第4章 运动流体的性质

037 家用自来水管道中的流体力学知识 水的流量

038 流量的守恒 连续性方程式

039 流体的能量守恒定律 伯努利定理

040 伯努利定理的应用 伯努利效应①

041 流体的速度和压强的应用 伯努利效应②

042 测量飞机和F1赛车的速度 皮托管

043 从压强计的读数变化中了解速度的变化 静压和速度水头

044 能量一定会有损失 损失水头

045 喷流而出的水的性质 流线和伯努利定理

046 水的流动和消防设备 压强水头和损耗

047 流体的流势 流体的运动量

048 软水管洒水的特点 动量守恒定律

049 用软水管洗车 流体的撞击

050 流体不会瞬间停止 水击作用

COLUMN 病房里的空气流动

第5章 日常现象和流体的运动

051 流线弯曲的流体压强 流线曲率定理

052 分析杯子中的涡旋 二次流

053 表面上产生的力的作用 作用力和反作用力

054 通过操作空气而带来舒适的空调设备 柯安达效应

055 流线曲率和曲线球 马格努斯效应

056 关于升力的分析方法① 伯努利定理和升力

057 关于升力的分析方法② 流线曲率定理和升力

058 关于升力的分析方法⑧ 反作用力

059 机翼表面的流动① 柯安达效应和升力

060 机翼表面的流动② 循环

061 机体周围的流动 循环流动和循环

062 导流罩的必要性 分离和涡旋

063 物体后部的流动 卡门涡列

064 风吹电线发出的Ⅱ向声和摇摆球 涡旋的作用力

065 涡振动和涡列的预防方法 通过凹凸预防涡旋

066 用螺旋保护大型建筑物 长桥和输电线

067 卡门涡列的应用 涡列的频率

COLUMN 花与动自行车——从兴趣聊起

第6章 流体机械

068 分析流体的流控技术 流体逻辑器件

069 喷嘴和感应器 射流振荡器

070 出入口上的空气阀 流体的压力输送方法

071 输送污水的方法 下水道设备

072 水井和温泉的深度 潜水泵

073 白天发电、晚上抽水 水轮机和水泵

074 利用气泡的扬水装置 气动轴水泵

075 在很小的空间内产生巨大的力 液压机械

COLUMN 历史遗迹和流体元索

参考文献

001 看我七十二变 流体的流动性

水和空气是我们身边最具有代表性的流体。流体本身并没有特定的形状，能够被装进任何形状的容器中，就像风和河流一样，能够自由地流动，这就是流体的流动性。如图1所示，把水装进瓶子中，容器的下部就会聚积水，而容器的上方则会充满空气，虽然我们用眼睛看不到。将这个容器倾斜，水和空气的形状很容易就会发生变化。

具有这种流动性的物体不仅有空气和水，沙漏中的沙粒也能够沿着颈部管道向下流动。就像自来水管道的水龙头能够控制水流大小那样，如果沙漏的颈部管道变粗，沙子流出的时间就变短，反之沙子流出的时间就变长。如上所述，细微的粉状体等物质也与流体一样具有流动性。在工厂的生产车间，小螺丝钉等微小零部件的运送过程利用的是振动作用，这就是送料机（零部件供给装置）的工作原理。送料机不仅能传送零部件，还能将东倒西歪的零部件通过震动作用在传送过程中整理得依头顺尾，这就是送料机的特征。像送料机上的小螺丝钉那样，“全体成员”自由地改变姿态并同时移动的形式与流体的流动性非常相似。

电动吸尘器在工作时将空气和垃圾同时吸进内部，然后在吸尘器内部将垃圾从空气和垃圾的混合流体中分离出来，仅将空气排出。对于微小的垃圾和灰尘等细微的物体，很难将它们一个一个拣出来，电动吸尘器将它们混杂在空气中，赋予它们类似流体的流动性后，就能够一起将它们全部吸收了。

煤气罐能把工厂生产的煤气暂时储存起来，然后根据消费者的具体消费量来调整供给量，并方便运输。提供这种服务的地方就是煤气供应站。煤气供应站利用的就是流体的流动性。煤气能够装进任何容器，所以我们将煤气装进煤气罐中，并调整供应量，便于储存保管。

002 应用流体流动性的应用 混凝土搅拌车和轻合金轮胎

在我们的日常生活中，从如何利用水和空气这类问题出发，与流体相关的技术和学问得以逐渐形成。图1中展示的螺旋式抽水机是古希腊数学家阿基米德（公元前287年至公元前212年）的功绩之一，是螺旋相关的数学概念转化成实用性技术和力学知识的一个典型例证。螺旋式抽水机的工作原理是，通过管道内具有螺旋面的轴承旋转，通过螺旋面水被从低处带到高处。螺旋式抽水机的用途非常广泛，主要用于灌溉或者将浸入船体的水排出船外等。在日本江户时代的佐渡金山有一种水轮装置，其原理被广泛应用于运送流体以及各种各样的流动物体，如从低洼的坑里往上打水，以及今天被广泛使用的螺旋式输送机等。混凝土搅拌车的滚筒内侧设置了一对螺旋状的扇叶，在运输过程中通过滚筒的旋转带动扇叶旋转来搅拌水泥以防止其凝固，送到目的地后通过反方向旋转滚筒，利用扇叶的螺旋面将混凝土排出车外。

金属在常温下是固体，加热到熔点以上金属也会融化变成液体，于是金属也具有了流动性。把熔融金属从浇口注入用耐热材料制作的模具中，冷却凝固后取出，就像把水冷却变成冰那样，便制作出与模具的空洞部分形状相同的产品。如上所述，利用液体的流动性制作形状复杂的产品的加工方法，称为铸造。

图2中展示的汽车所用的轻铝合金轮胎就是采用“压力铸造法”制作出来的，它是在高压作用下将熔融金属以较高的速度填充进金属制铸型中制作而成的。利用这种铸造方法，在一个模具损耗破损之前，能够—直使用该模具进行批量生产。铁壶、装饰性工艺品等产品，则是采用“砂型铸造法”制作出来的，所谓砂型铸造法，指的是用沙子制作铸型，然后将熔融金属填充到铸型型腔，等凝固后打碎铸型取出产品的铸造方法，砂型铸造法中一个模具只能使用一次，只能制造一个产品。

P002-004

我们的日常生活中离不开空气和水，空气是具有代表性的气体，水是具有代表性的液体，像气体和液体这样没有固定形状且具有流动性的物体称为“流体”。虽然空气和水在外形上具有相似的流动性，但其性质却有着天壤之别。无论对于什么现象，如果思考的立场不同，其结论就会千差万别。

本书将从流体的性质、流体的基本运动以及流体力学在实际生活中的应用等方面出发，从不同的领域来介绍本书的主题——流体力学。讲到流体力学，就不得不回答“飞机为什么能飞”这个问题，对于这个问题的答案，除了一直以来具有一般性的回答之外，随着时代和技术环境的变迁，还出现了在各个方面都具有合理性的其他答案，不仅如此，还出现了一些排他性的观点。对于此类事例，本书将不会偏重于某个特定的理论或者说明方法，而将致力于广泛收纳各种知识。

流体现象在现实生活中随处可见。例如，搅拌茶杯里的茶水我们会发现，沉淀在杯底的茶叶等物体向中央集中；排放洗手池或者浴池中的积水时，在流向排水口的水流中，越接近涡旋的中心，水流的速度就越快。这些存在于我们身边的现象，都是解开“流体的性质是什么”这一问题的基础性实验。我们通过研究生活在水中的鱼儿能不断地改进竞技用泳装所使用面料的材质，并通过研究泳装表面的加工方法来提高游泳速度；每当新干线的新型车辆投入使用时，我们会发现车辆前部的形状变得越来越平，越来越长；F1赛车中为了确保比赛的安全性，关于车辆的规定每年都会有新的变化。对于这些事件，在阅读本书的内容后，读者朋友们一定会有崭新的见解和想法。

最后，我要对SOFTBANK Creative科学书籍编辑部的中右文德编辑表示衷心的感谢，是他给我这次执笔的机会，并不断激励我将毫无进展的原稿不断加以完善，最终使得本书顺利出版。再次表示由衷的谢意！  小峰龙男