「而表面張力T呢,就是想要盡力把這個弧度拉平。」
「如此一來,是不是就很明顯了?」
見此情形。
不少成員下意識點了點頭。
確實。
氣球的表面存在弧
度,這是小學生都能理解的情況表述。
所以圖示上表面張力的方向雖然垂直於半徑R,但並不垂直於球心O到這個小面積中心點A的連線。
這個時候如果沒有其他的力,這個薄膜...也就是氣球表面自然就無法保持平衡了。
換而言之.....
必須要有一個存在氣球皮兩側的壓力差,以此來抵消這個表面張力T在OA這個線上的作用力。
接著徐雲又寫下了一段推導:
detF=λ1λ2λ3=1,其中λi(i=1,2,3代表沿著三個正交方向的拉伸比。
Ψ=∑p=1Nμpαp(λ1αp+λ2αp+λ3αp−3.
當p=1,α1=1時。
寫作Ψ=2μ(λ1+λ2+λ3−3。
假設曲面上氣球屬於二向受等大力的狀態,並且在x3方向上自由。
則柯西應力寫為σ3=−P+∑p=1Nμpλ−2αp=0。(注:我不確定柯西應力這時候有定式了沒有,姑且看做有吧,畢竟這個情節非常重要)
設氣球初始半徑R,初始壁厚H.經過變形後半徑為r,壁厚為h。
則最終式為:
p=2σhr=2λ−3σHR=2HR∑p=1Nμp(λαp−3−λ−2αp−3。
這一次。
現場更多人的臉上浮現出了明悟之色。
從這個公式不難看出。
體積元δl/Rl處在公式中段的位置,也就是說不管什麼x啦t啦ya啦之類的數值是多少,δl/R是不變的。
換而言之.....
這個時候等式用具體數值兩邊都除以δl,再代入pV=nRT。
就會發現.....
P=T/R會先減小,後增大。
寫到這裡。
徐雲便放下了筆,雙手一攤,對眾人說道:
「如此一來,答桉就很明顯了。」
「隨著氣球體積的增大,內部的氣壓並不會一味的增大或者減小。」
「它的趨勢是會先減小而後增加,這叫做極值點失穩。」
「在氣壓減小的時候,那我們吹氣球就會比較費力。」
「等到它超過了極值點變成「大氣球」的時候,內部壓強增大,吹起來自然就容易很多了——內部壓強大,施加給橡膠的「壓力」就會更大一些嘛。」