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流體力學論揭祕釣魚浮漂的自動翻身之謎

欄目: 釣魚工具技巧 / 發佈於: / 人氣:2.21W

相信釣魚人都熟知這種情況,當初始施釣,將釣組向釣點拋出之後,首先看到的是鉛墜入水下沉,而後浮漂隨之落水。之後出現的情況是,浮漂並非如同鉛墜那樣直接沉入水中,而是躺在水面或呈傾斜狀,慢慢搖搖擺擺,逐步增加入水深度;當在擺動過程中達到一定的埋深之後會出現突然的翻身動作繼而豎直站穩。

試問,浮漂的翻身並非外力所致而是自動發生的,那麼既然無其他外力所施,浮漂為什麼會自動完成翻身動作呢,這應作何種解釋?請看流體力學理論是如何破解浮漂自動翻身之謎的。

流體力學理論告訴我們,任何置於水中的物體如浮漂,在水中都要同時受到兩種力的作用:一種是地球的重力,如同所有地球上的物體一樣。其重力大小等於物體本身的質量與重力加速度的乘積即G=mg。重力作用方向為垂直向下,物體各質點所受重力的合力作用點即物體的重心。當物體的形體已定,其重心在物體中的位置是固定不變的,不因物體在水中的形態變化而變化。物體在水中同時還受到水的浮力作用,其作用方向為垂直向上。

流體力學論揭祕釣魚浮漂的自動翻身之謎

根據阿基米德原理,物體在水中所受水的浮力大小等於該物體所排開同體積水的重量。同樣,物體在水中被淹沒體積各質點所受浮力的合力也有一個合力作用中心即浮心。受浮力作用,物體的浮心並非如同重心一樣固定不變,而是隨淹沒體積的大小而改變,即隨着物體埋深的增加而下位移。浸沒在水中的物體由於比重大小的不同,會出現三種不同的形態。

當物體的比重大於水的比重時,即物體的重量大於所排開同體積水重量時,物體在重力的作用下會垂直下沉,直至水底。其下沉加速度a由於受到水的浮力P影響,其數值略小於重力加速度,a=(G-P)/m。如果物體的比重與水的比重相等,那麼物體在水中處於任何深度都會呈穩定狀態。

第三種情況,當物體比重小於水的比重時,物體在水中會呈漂浮狀態,其入水淹沒深度可根據物體重量與水的浮力相等這一原理求出。釣組在水中作為一個受力整體同樣同時受到重力與浮力的共同作用。在調漂的全過程中也會出現上述三種不同的形態,釣組整體重量的改變是通過鉛皮的增減而調整的。

當釣組在水中處於重力與浮力平衡而穩定的狀態時,作用在釣組的重力線與浮力線是重合的。但剛將釣組拋出入水的瞬間,雖然在入水的同時即刻受到重力與浮力的共同作用,但因浮漂被拋出後偏離了釣線的垂直方向,從而使釣組的重力線與浮力線分離並形成一定的間距。直到浮漂在鉛墜的拉動下,下沉不斷加深,釣組所受浮力不斷增大。

當釣組所受到的重力與浮力相等時,由於釣組整體的重心在下浮心在上,於是在所形成的力偶效應的作用下,驅動浮漂突然發生翻身的動作,在擺晃中逐步豎立站穩。此時作用在釣組的重力線與浮力線再次重合,於是釣組便完全處於穩定狀態。如同大海航行的船隻,由於船體的重心在下,浮心在上,當受到大風海浪的吹襲時會發生搖擺。

流體力學論揭祕釣魚浮漂的自動翻身之謎 第2張

但一旦風浪停止,船體不會馬上停擺,而是在振幅不斷變小的搖擺過程中停止,最終直立處於穩定的航行過程中。這同樣也是力偶效應作用的結果。所謂力偶效應,是指作用在同一物體大小相等而方向相反的二力,當作用線不在同一直線而且二者之間形成一定距離的情況下所形成對物體產生的轉動效應。力偶效應的大小等於二力中任一力與二力作用線之間的垂直距離的乘積,稱為力偶矩。二力間的垂直距離稱為力偶臂。

不同造型的浮漂入水後的翻身動作快慢是不同的:對於漂身長的浮漂,由於入水下沉慢,形成的力偶效應來得遲,只有力偶矩達到一定數值後才能驅動浮漂翻身:相反,浮漂的漂身粗而短,質量比較集中,入水後很快形成力偶效應,自然翻身動作會比長身浮漂來得早而且快。各有利弊,長漂身浮漂在水中接觸面積大而穩定性好,抗風力強,而短身浮漂就比較差。垂釣者應根據所釣對象魚的不同以及水域環境等差異,選用不同的浮漂揚其利避其弊。