虹吸管(Siphon)的應用

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虹吸管(Siphon)的應用
臺南市私立光華女子高級中學物理科楊盛智老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

如下圖所示,若將彎管置入盛水之杯中,一端置於杯中,一端跨過杯緣置於杯外,且彎管尾端水面低於杯中之水面,設法使彎管充水後,即可見水自杯中持續流出,此稱為虹吸管(siphon)現象。
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以簡單數學說明之:
根據白努利方程式(Bernoulli’s equation),比較A、D兩點:
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所以只要有高度差 △y 存在,管內的水會持續以 vD 速度流出。

有趣的是,每天都要用到的馬桶,竟然也是虹吸管原理的應用,很多同學誤以為,抽水馬桶在沖水時,水從高水位的水箱內急速流出,會引起旋渦來沖掉汙物,其實並不然,抽水馬桶的排汙水管是從馬桶內下方的出水口,沿馬桶後方底座一條稍微向上彎曲的倒 U 形管而連接到地板內的大排水管上,當水從馬桶內上方的入水口處進入馬桶時,馬桶內的水位持續增高,使得水從出水口開始流入倒 U 形管,但因水進入快且多,使得水能越過倒 U 形管的最高點,此時倒 U 形管就形成虹吸管似的把桶內的水吸出,一直要吸到馬桶內水面低於出水口才停止,汙物也因此被帶離馬桶。
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參考資料:
1.林明瑞等(2010),選修物理上冊,南一書局
2.姚珩等(2010),選修物理上冊,翰林出版社
3.維基百科  http://zh.wikipedia.org/zh-tw