主要概念
物理學
壓力
伯努利原理
氣流
介紹
你有沒有見過颶風或龍捲風期間房屋屋頂被掀翻的照片或影片？你可能會驚訝地聽到，屋頂實際上不是被強風吹走的，而是被房屋內部的空氣吹走的！這可以用伯努利原理來解釋，該原理指出，快速移動的流體或空氣，如強風，比慢速移動的空氣壓力更低。在颶風中，屋頂形狀上方的快速氣流產生低壓區。這在房屋外部空氣和內部空氣之間產生壓力差。最終，壓力差變得足夠大，以至於房屋內部的空氣開始向上推屋頂。屋頂體驗到升力，類似於飛機機翼，然後飛走了！在這個活動中，你將運用伯努利原理——但不要擔心，你的屋頂會很安全的！
背景
丹尼爾·伯努利是一位瑞士科學家，他在18世紀研究了流體在運動時的行為。當他用流經沙漏形管的流體做實驗時，他有了一個發現。他意識到，快速移動的流體產生較小的壓力，而慢速移動的流體產生較大的壓力。他的發現被稱為伯努利原理。這不僅適用於流體，也適用於空氣，因為氣體——就像流體一樣——能夠流動並呈現不同的形狀。伯努利原理的一個簡單演示是在移動的氣流中漂浮一個乒乓球，例如在指向正上方的風扇或吹風機的頂部。為什麼球不會從風扇上飛走？這是因為伯努利原理。攜帶球進入空氣的快速移動空氣，其壓力低於球周圍的空氣壓力。當球開始從風扇上方的氣柱上掉下來時，周圍較高壓力的空氣會將球推回風扇上方較低壓力的區域。結果，球停留在風扇頂部。
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伯努利原理也可以解釋飛機機翼下升力的產生方式。飛機機翼的設計旨在讓流過頂部的空氣比流過底部的空氣移動得更快。這產生了壓力差，其中機翼頂部的壓力低於底部。這種較高壓力的空氣向上推機翼，從而產生向上的升力（類似於上面的屋頂示例）。在現實世界中，還有許多伯努利原理的演示。您將在這個活動中執行其中一項。它不涉及飛行或掀翻房屋的屋頂，但它同樣令人印象深刻——事實上它幾乎是神奇的！
材料
兩個大小相同的氣球
繩子（約60釐米長）
剪刀
膠帶
門框
紙巾筒
準備工作
將兩個氣球都吹脹，並在末端繫好。兩個氣球應大致相同大小。
剪下兩段繩子，每段約30釐米長。
將一段繩子的一端系在一個氣球上。
將另一段繩子的一端系在第二個氣球上。
使用膠帶將每根繩子的鬆散端貼在門框頂部的底面。將氣球間隔開，使它們之間有約15釐米的間隙。
確保將氣球遠離明顯的空氣流動（如通風口或風扇）。
步驟
站到氣球前面，拿著紙巾筒，以便你可以向兩個氣球之間的空間吹氣。如果你向它們之間吹氣，你期望氣球會發生什麼？
確保氣球靜止不動。然後非常緩慢地向紙巾筒吹氣。嘗試產生穩定的氣流。你注意到什麼了嗎？氣球在移動嗎？
如果氣球移動了，停止它們的移動，然後再次使用紙巾筒向它們之間吹氣。這次嘗試比以前更用力地吹氣，但仍然嘗試保持穩定的氣流。這次氣球會發生什麼？你能解釋你的觀察結果嗎？
重複上一步，但這次儘可能用力地透過紙筒吹氣，產生穩定的氣流。你的結果會隨著氣流的增加而改變嗎？為什麼會這樣或為什麼不會？
額外嘗試：重複相同的測試，但改變紙筒的大小。較小直徑的管子，如吸管，是否具有相同的效果？
額外嘗試： 找出如果氣球彼此之間距離更遠，你是否仍然可以使氣球移動。改變氣球之間的距離，並測試它是否會影響你的結果。你是否發現一個最大或最小距離，超過這個距離活動就不再起作用了？
額外嘗試： 在此活動中，嘗試使用乒乓球或其他物體代替氣球。對於更大、更小或更重的物體，你仍然會看到相同的效果嗎？
觀察與結果
你是否注意到兩個氣球在完全沒有被觸控的情況下神奇地互相靠近？你觀察到的效果是對伯努利原理的一個很好的演示。只要兩個氣球只是懸掛在門框上，它們周圍各個方向的空氣都是靜態的。這意味著空氣對氣球的每一側施加相同的壓力，並且兩個氣球都靜止不動。當你緩慢地向氣球之間吹氣時，它們可能沒有移動太多。這是因為非常緩慢的氣流不會大大改變氣球周圍的壓力條件。
然而，當你更用力地透過紙筒吹氣時，你應該注意到氣球（幾乎！）神奇地靠在一起了。透過在氣球之間用力吹氣，你創造了一個低壓區域。這是因為快速移動的空氣產生較小的壓力。與氣球其餘部分周圍的空氣壓力相比，氣球之間的空氣壓力降低了。由於較高的壓力向較低的壓力方向推，氣球被相互推近。你可以使用乒乓球代替氣球進行相同的觀察。然而，對於較重的物體，產生的氣壓差可能不足以使它們移動。氣球之間的間距也很重要。如果氣球之間的間隙太寬，透過在它們之間吹氣產生的低氣壓區域將不再產生效果。
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