在高耸的白桦林边,流淌着一条小河,就像一条白色带子,另一边,是一座小村庄。——阿·费特
在一条小河中,每天的水流量有多少?
要想计算出每天的水流量,首先必须知道水流的速度是多少。这其实很容易测量,不过需要两个人才能进行,并且需要一只秒表。如图所示,选择一段较直的河面,预先在河岸选择两个位置A和B,假设它们之间的距离为10米。然后,在离河岸较远的地方,再选择两个点C和D,使AC和BD都垂直于AB。一个人拿着秒表,另一个人拿一个浮标(可以用一个空瓶子代替)。走到点A的上游某处,把浮标扔到河中,然后迅速跑到点C的后面。另一个人站到点D的后面,并同时沿着CA和DB的方向看向河面。当浮标漂到CA的延长线上时,站在点C后面的人抬起手臂,发出计时的信号,另一个人开始计时,等浮标漂到DB的延长线上时,记下经过的时间。这样,就可以计算出水流的速度了。
图 测量河水流速。
假设浮标漂过这段距离的时间为20秒,那么水流的速度就是:
为了保证测量结果的准确性,通常需要重复10次这样的测量,而且要不停地变换测量的地点,把浮标扔到不同的河段中,根据测量的数据,计算出每一次的水流速度,把这些结果相加,除以重复的次数,才可以得出水流的平均速度。
一般来说,深层的水流比较慢,河流的整体水流速度约为河流表面水流速度的
,所以在刚才的这条河流中,整体的水流速度是0.4米/秒。
在测量河流表面的水流速度时,也可以采取下面的方法。不过,跟上面的方法相比,它的精确性要差一些。
坐在一条小船上,沿着逆流的方向划,大约在1000米的地方掉头,然后沿着顺流的方向划回去。在两个方向上,尽量用同样的力量来划船。
假设逆流划船的时候用的时间是18分钟,而顺流的时候是6分钟,那么就可以用下面的方程来计算出水流的速度。这里,x表示水流的速度,y表示水流不动时划船的速度。
也就是说,水流每分钟的速度约为55米,相当于每秒钟
米。