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2.7 测量河流流动速度

如白色带子般的小河,

在山林与村落之间流淌着。

阿·费特

小河一昼夜间可以流走多少水呢?如果想要知道水量的多少,那么就要测定出水面的流速。下面先介绍一种坐船测量的方法。

现在岸边标注出我们的起点,然后坐上一条小船,逆流划行1 000米,然后再顺流划行回来,不过行驶的过程中要求船的力量是均衡的,如果是人力就很难保证,如果是电机或机械船还比较容易实现。如果逆流划行所用的时间为18分钟,顺流所用的时间为6分钟,我们所要求的水流的速度用 x 表示,如果在不流动的水中划行速度用 y 表示,那么可以得到下面的方程式:

那么

1 000 y + x =

1 000 y - x =

通过计算可以求出河流的速度为每分钟55 米,约每秒 米。

还有另外一种测定水流速度的方法,这种方法要比前一种可靠一些,因为前面船的动力是否平均很难保证。这种测量流速的方法需要找两个人共同完成。其中一个人手拿一个醒目的浮标,这个浮标的制作可以找一个装有半瓶水的瓶子,瓶塞塞紧后在上面插一面小旗,另一个人手里拿一块手表。如图2-16所示,沿着一段水面较直的河段,在岸边找到 A B 两点, A B 两点间的距离为10米,并钉好两个木桩。在和 AB 这条线垂直的方向上,与 A B 两点对应着再钉两个点 C D 。这时候,带着表的人站到 D 点后面,手拿浮标的人走到 A 点上游几步远的方向,将浮标扔进水中央,然后迅速回到 C 点的后面。这时候两人朝水面望去,分别顺着 CA DB 方向。当浮标漂过 CA 延长线时,站在 C 点后边的观测者就挥手发出信号,信号由手里握表的观测者记录下来这个时间,当浮标漂过 DB 的延长线时,再把这次的时间记录下来。如果浮标漂过这两个地方的时间差为20秒,那么河流的速度就是:

图2-16 测量河水的流速

=0.5(米/秒)

为了确保测量结果的准确性,这种测量方法需要进行多次测量,至少要重复10次,每次都要将浮标投在不同的地方,多次测量所得到的数字加在一起后除以测量的次数就可得最终的结果,也就是河水水流的速度。当然,我们知道水越深水流速度也就越缓慢,所以整个水流的速度大概是表面速度的 ,即水流的速度大概为0.4米/秒。 7e7dfJl08qB1jTepovuB+aZH57Fl5MguWWfY+dGdef9f8obSjSjP+Q1Uof2KyGer

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