有关高速行驶的火车和压强的几道问题,1、我们知道,火车高速运动时,周围的气体会被吸附在其表面,从而也高速运动,导致其压强变小；而离火车远一点的气体的压强不变,就会把人向火车推；

Question

有关高速行驶的火车和压强的几道问题,
1、我们知道,火车高速运动时,周围的气体会被吸附在其表面,从而也高速运动,导致其压强变小；而离火车远一点的气体的压强不变,就会把人向火车推；因此人要站在安全线外候车.请问：影响这个“安全线”与火车的距离远近的因素有什么?火车体积?还是别的?
2、假设有一辆飞驰的摩托车与一列高速行驶的火车靠近且保持相对静止,那么摩托车会被火车“吸近”吗?
3、如果是完全相同的两列高速行驶的火车靠近且保持相对静止,那么火车之间会相吸吗?（我个人认为可以用两条纸带代替火车做实验.）
4、再假如,在光滑水平面上有两个相互靠近的物体,当它们一起做匀速直线运动时,彼此会相吸在一起吗?如果水平面不是光滑的呢?
5、还有，倘若火车的表面以及摩托车的表面都是绝对光滑，是否会产生气压差？
6、并且，假设有两辆完全相同火车与一辆摩托车同速同向并行，摩托车处于两火车之间且距离相等，此时摩托车处于火车头位置，会怎样？若三者表面之间绝对光滑，又会怎样？如果它们之间彼此连接一条绷直的不可拉伸的绳子，那么高速运行时绳子所受拉力会变吗？
7、再假如摩托车起初与一辆火车高速并行，之后摩托车突然刹车至零。若起初摩托车在车尾和车头分别会发生什么情况？又如果是两辆火车高速并行，一辆突然刹车，两辆火车同向与反向会有什么区别？

Answer 1

对于流体,根据伯努利方程
（如果想知道其由来,我就不详细说了,推导过程基本就是利用能量守恒,对于高中生应该是可以理解的）
忽略阻力时,有：
Ρ'/ρ+μ'²/2+gh'=Ρ/ρ+μ²/2+gh
其中Ρ为压强,ρ为密度,μ为流速,g为重力加速度,h为高度；
对于空气而言,由于其密度很小,可忽略不计,gh项略去；
也就是说,动能μ²/2越大,那么其静压能Ρ/ρ越小,即压强越小；
1、先纠正一点,火车周围不会被火车吸附,只是由于空气存在粘度,会被火车带动,具有速度,因而压强比远处静止的空气小,远处空气会向其靠近；因此,影响安全线距离显然是与火车速度和形体有关,一般火车速度越大,形体越不合理,带动的空气速度就越大,安全线就应越远.
2、显然会,因为两者间空气速度是火车与摩托车带动的空气速度的叠加,比单纯摩托带动的空气速度要大,根据伯努利方程,两者之间的静压能会低于外侧的静压能,会受到向里的压力.
3‘、同理,会相吸,不过吸引力小于地面能对火车施加的最大静摩擦力,所以不会靠近而已.
4、同理,会；若平面不光滑,其对物体的动摩擦力大于吸力,
最后例举一个类似的小故事：
1912年秋天,有一艘当时世界上最大的远洋轮船—“奥林匹克”号出了事.一天,它正在大海上航行,在离她100米远的地方,有一艘比她小的多铁甲巡洋舰“豪克”号与它平行地疾驶着.可是却发生了一件意外的事情：小船好像被大船吸了去似的,一点也不服从舵手的操纵,竟一个劲地向“奥林匹克”号冲 去.最后,“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上,把“奥林匹克”号撞了个大洞.
与这个原理类似,“奥林匹克”号出事的原因：这个意外事故,主要是流体的性质所造成的.根据伯努利原理可以知道,液体的压强,跟它的流速有关系,流速越大,压强越小,当两艘船平行向前航行着的时候,在两艘船中间的水,比外侧的水流得快,于是水对两船内侧的压强,比外侧部分受到的压强要小.于是,在外侧水的压力下,使两船互相靠近,以致“豪克”号撞到“奥林匹克”号的船舷上.
这种事故以前是经常发生的,不过在大船没有出世以前,这种现象还不严重.现在大轮船多了,必须非常重视这种现象,避免发生意外.
5、若表面是绝对光滑的,那就不会带动火车边上的空气,就不会产生气压差；
6、若这样的话,摩托车就不会被火车吸近,据对光滑也不会被吸进,绳子也没有拉力；
7、在车头车尾将没区别,若一辆突然刹车,将骤然产生压差.
欢迎追问.