利用电子称测量吹风机的气流速度

实验器材

1 引言

近日，依托智能手机电子称做了不少十分有趣的动力学实验，几乎把工作室里能测的东西都测了一个遍，只剩下一台做伯努利效应实验的吹风机了。

吹风机有低速和高速两个档位，当让吹风机正对着电子称的托盘吹气的时候，发现电子称的输出的测量值十分稳定，这让微主意识到，利用吹风机产生的气流冲击电子称的托盘，可以模拟水流冲击模型，用于动量定理的教学和研究。

2 实验测定

已知空气的密度为 1.293千克/立方米，如果能测量出吹风机风口直径和电子称示数，就可以利用动量定理测量出的气流的速度。

测量风口直径

利用游标卡尺的内测量爪吹风机的风口内径，测得吹风机的风口直径为30.44mm。

测量气流压力

将吹风机的风口与手机电子称的托盘保持垂直，缓慢改变风口与托盘之间的距离，可以发现电子称的读数与风口到托盘的距离无关（当然，太远就不行了）。

电子称压力测量

高档风速压力测量

低档风速压力测量

实测发现，吹风机高速挡对电子称托盘的冲击力为30克，吹风机低速挡对电子称托盘的冲击力为13克。

3 建模分析

根据动量定理可知，气流对电子称托盘的冲击力在数值上等于单位时间内冲击在托盘上的空气柱的动量的变化，由此可得气流速度的表达式为

将测量数据代入气流速度公式，可得吹风机高速档风速为17.68m/s，低速挡风速为11.64m/s。

4 结论

利用吹风机和电子称组合，可以非常好地研究空气柱（水柱）对平面的冲击现象，取材于生活，服务于生活。

空气柱（水柱的）对平面的冲击力与距离无关，看似出人意料，其实正在情理之中。