小组
死理性派
野渡无人“舟”为什么会“自横”
野渡无人“舟”为什么会“自横” 读图模式
GuKr
2014-08-14 09:47
独怜幽草涧边生，上有黄鹂深树鸣。
春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横。
这首优美的山水诗名篇《滁州西涧》，是唐代诗人韦应物（737—约792）在德宗建中二年（781）出任滁州（今安徽滁州市）刺史期间所作，西涧在滁州城西郊野。诗中描写了诗人春游西涧赏景和晚上下雨时在野外渡口的所见。虽然树上有黄莺在鸣叫，但诗人还是独爱自甘寂寞的涧边幽草，表现了一种恬淡的胸襟。后两句又如一幅图画耐人寻味，郊野的渡口拴着无人的小船，在晚潮和春雨形成的湍急小河中，横在水里，随波荡漾。
这里有一个有趣的问题，野渡无人时，为什么会“舟自横”呢？
200年后，曾任宋朝宰相的寇准在19岁（980）进士及第，在初知巴东县（今湖北巴东县西北）登高楼眺望时，也作了一首五言律诗《春日登楼怀归》。诗中也描绘了“渡口舟横”的景色：
高楼聊引望，杳杳一川平。
野水无人渡，孤舟尽日横。
荒村生断霭，古寺语流莺。
旧业遥清渭，沉思忽自惊。
我国古代文学名著《三国演义》的第四十九回“七星坛诸葛祭风，三江口周瑜纵火”，对这一现象也有一段颇精彩的描述。孔明“借”得东风后，周瑜急唤帐前护军校尉丁奉、徐盛二将各带一百人，分水陆两路追杀孔明。遥望前船不远……徐盛见前船无篷，只顾赶去。看看至近，赵云拈弓搭箭……箭到处，射断徐盛船上篷索。那篷堕落下水，其船便横。赵云却教自己船上拽起满帆，乘顺风而去，其船如飞，追之不及。这段话描写了一条在湍急的河流中，帆落下后，失去风力推动而不能行驶的小船只好横在河面上这一自然现象。
为什么在河中荡漾的小船总是横在河面上呢？因为小船要处于一个平衡的位置，这是一个流体运动中物体的稳定性问题。
先看一般物体在静力作用下平衡的力学原理。例如，直立在桌子上的一根细杆，处于不稳定的平衡位置，当它受到些微扰动后，重力形成的力矩将使它偏离平衡位置；而细杆悬挂时平衡是稳定的，当它受到扰动后，重力形成的力矩会使之恢复平衡位置。对运动流体中物体平衡稳定性的精确分析，计算其产生的合力和合力矩比较复杂。经过许多力学家的持续努力，直到19世纪末、20世纪初才得到解决。
我国力学家用近代流体力学来精确分析韦应物等人所观察到的现象，将小船简化成一个细长椭圆柱体，研究理想不可压缩流体绕椭圆柱体的二维流动问题，计算出流体对椭圆柱体的作用力和力矩，找到了其稳定的相对平衡位置。
为检验分析是否正确，力学家又在天津大学的流体力学实验室回流式水槽中进行了实验。实验模型是一只椭圆柱体小木船，长轴10厘米，短轴5厘米，高2.5厘米。实验中的水流速度采用激光测速仪（LDV）测速，流动显示采用氢气泡法显示，实验过程用摄像机进行记录。开启水泵使水流动，可以看到小木船横在水面上，这时椭圆柱体的长轴与水流方向垂直；用外力改变小木船与水流方向的夹角，然后撤去外力，小木船又重新横在水面上；用外力使小木船与水流方向平行，撤去外力后，小木船在这个位置上出现短暂平衡后，又横在水面上。改变水流的速度，重复以上实验，都可以说明长轴与水流方向平行是不稳定的平衡位置，长轴与水流方向相垂直时是稳定的平衡位置。
关于小船平衡稳定性的分析，对航行中的小船也是适用的。一个不善于划船的生手，总是难以使小船笔直航行，船往往会在水里打转转。
死理性派
野渡无人“舟”为什么会“自横”
野渡无人“舟”为什么会“自横” 读图模式
GuKr
2014-08-14 09:47
独怜幽草涧边生，上有黄鹂深树鸣。
春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横。
这首优美的山水诗名篇《滁州西涧》，是唐代诗人韦应物（737—约792）在德宗建中二年（781）出任滁州（今安徽滁州市）刺史期间所作，西涧在滁州城西郊野。诗中描写了诗人春游西涧赏景和晚上下雨时在野外渡口的所见。虽然树上有黄莺在鸣叫，但诗人还是独爱自甘寂寞的涧边幽草，表现了一种恬淡的胸襟。后两句又如一幅图画耐人寻味，郊野的渡口拴着无人的小船，在晚潮和春雨形成的湍急小河中，横在水里，随波荡漾。
这里有一个有趣的问题，野渡无人时，为什么会“舟自横”呢？
200年后，曾任宋朝宰相的寇准在19岁（980）进士及第，在初知巴东县（今湖北巴东县西北）登高楼眺望时，也作了一首五言律诗《春日登楼怀归》。诗中也描绘了“渡口舟横”的景色：
高楼聊引望，杳杳一川平。
野水无人渡，孤舟尽日横。
荒村生断霭，古寺语流莺。
旧业遥清渭，沉思忽自惊。
我国古代文学名著《三国演义》的第四十九回“七星坛诸葛祭风，三江口周瑜纵火”，对这一现象也有一段颇精彩的描述。孔明“借”得东风后，周瑜急唤帐前护军校尉丁奉、徐盛二将各带一百人，分水陆两路追杀孔明。遥望前船不远……徐盛见前船无篷，只顾赶去。看看至近，赵云拈弓搭箭……箭到处，射断徐盛船上篷索。那篷堕落下水，其船便横。赵云却教自己船上拽起满帆，乘顺风而去，其船如飞，追之不及。这段话描写了一条在湍急的河流中，帆落下后，失去风力推动而不能行驶的小船只好横在河面上这一自然现象。
为什么在河中荡漾的小船总是横在河面上呢？因为小船要处于一个平衡的位置，这是一个流体运动中物体的稳定性问题。
先看一般物体在静力作用下平衡的力学原理。例如，直立在桌子上的一根细杆，处于不稳定的平衡位置，当它受到些微扰动后，重力形成的力矩将使它偏离平衡位置；而细杆悬挂时平衡是稳定的，当它受到扰动后，重力形成的力矩会使之恢复平衡位置。对运动流体中物体平衡稳定性的精确分析，计算其产生的合力和合力矩比较复杂。经过许多力学家的持续努力，直到19世纪末、20世纪初才得到解决。
我国力学家用近代流体力学来精确分析韦应物等人所观察到的现象，将小船简化成一个细长椭圆柱体，研究理想不可压缩流体绕椭圆柱体的二维流动问题，计算出流体对椭圆柱体的作用力和力矩，找到了其稳定的相对平衡位置。
为检验分析是否正确，力学家又在天津大学的流体力学实验室回流式水槽中进行了实验。实验模型是一只椭圆柱体小木船，长轴10厘米，短轴5厘米，高2.5厘米。实验中的水流速度采用激光测速仪（LDV）测速，流动显示采用氢气泡法显示，实验过程用摄像机进行记录。开启水泵使水流动，可以看到小木船横在水面上，这时椭圆柱体的长轴与水流方向垂直；用外力改变小木船与水流方向的夹角，然后撤去外力，小木船又重新横在水面上；用外力使小木船与水流方向平行，撤去外力后，小木船在这个位置上出现短暂平衡后，又横在水面上。改变水流的速度，重复以上实验，都可以说明长轴与水流方向平行是不稳定的平衡位置，长轴与水流方向相垂直时是稳定的平衡位置。
关于小船平衡稳定性的分析，对航行中的小船也是适用的。一个不善于划船的生手，总是难以使小船笔直航行，船往往会在水里打转转。
