近日，在互联网上，出现了一类徒手拍碎啤酒瓶底的视频。只见视频中的人，一手持酒瓶，另一只手的手掌迅速拍向啤酒瓶盖，只听“砰”地一声，啤酒瓶底应声碎裂。
来源 ｜ 网络
为什么拍瓶盖，瓶底会碎？莫非他们有什么绝世武功？
不卖关子，其实，造成啤酒瓶底破裂的原理主要是“水锤效应”。
那么，何为水锤效应呢？
水锤效应指的是液体流动在封闭的光滑管道内部时，若将打开的阀门突然关闭，则流动的液体会对阀门产生一个压力。同时，由于管壁较为光滑，后续的液体会在惯性的作用下，迅速地达到最大速度，并对阀门产生破坏性的压力。
这如同一个锤子突然锤在阀门上一样，因此，这种现象也被称为“水锤效应”，而这种情况下的水锤效应也称为“正水锤”。相反，若当关闭的阀门被突然打开，也会产生水锤效应。这种情况下的水锤效应则被称为“负水锤”，也具有一定的破坏性，但与正水锤相比，破坏性更弱。为了方便大家理解，举个生活中常见的例子：下雨天的公路，就好比光滑的管道内壁，而路上川流不息的车辆，便好比流动着的液体。当车流前端的车辆突然停下时，后面的车辆便因道路湿滑而无法及时停下，从而导致连续的追尾，进而对车流前端产生很大的压力，造成严重的事故。而对于啤酒瓶来说，由于啤酒液体惯性的存在，当手掌迅速拍向酒瓶瓶口时，瓶底与液体之间会产生一层低压区域，从而使得啤酒液体受到的压力突增。于是，啤酒液体在压力差的作用下，产生水锤效应，对瓶底产生了一个很大的压力，进而实现了一掌拍碎啤酒瓶底的神奇现象。由于液体惯性的存在，在拍击瞬间，液体与瓶底间出现负压层 来源 | 见水印除了手拍啤酒瓶，在日常生活中，也有许多因为水锤效应而产生的现象。例如：当突然关闭打开到最大的水龙头时，水龙头往往会出现一定程度的抖动（连接在长长的水管上的水龙头要比直接镶嵌在墙里的水龙头更加明显），这就是由于关闭瞬间产生的正水锤效应。在水利工程的应用中，也常常要考虑水锤效应的影响。例如，在设计输送液体的管道时，就必须考虑水锤效应所带来的影响，如果管道或者水阀的强度不足以抵抗水锤效应的压力，就可能会导致管道的破裂。如何应对水锤效应？
那么，有没有方法能够消除或抑制水锤效应的影响呢？
首先，从水锤效应的原理出发，水锤效应一般发生于开关阀门时。
于是，人们便想到可以通过延长开关阀门的时间，从而抑制水锤效应的影响，这也就是为什么一些阀门扭了很多圈才能关闭的原因。
来源 ｜ 网络
然而，当流体流动的速度过快时，仅仅靠延长开关阀门时间的抑制效果显然不够。所以，在水利工程实践中，人们常常要在管道中加装水锤消除器，以此来消除水锤所带来的影响。
来源 | 知乎
如上图中所示便是一种活塞式水锤消除器，其内部结构主要为一个密闭的容器腔以及容器腔下端的活塞。
当水锤效应产生时，液体产生的冲击压力将会作用在下端的活塞上，从而使得活塞向上端的容器腔内运动，而由于容器腔内存在气体，活塞就会在腔内气体压力和水锤压力的双重作用下，不停地上下运动，进而形成一个安全的动态平衡，从而水锤效应产生的破坏压力便在这动态的平衡运动中被消除了。
于是，只需要加强水锤消除器的机械强度，便能够消除水锤效应产生的冲击力，从而保证整条管道免受水锤效应的威胁。
如何利用水锤效应？
答案显然是否定的。水利工程师们同样能够利用水锤效应造福人类。上图所示便是利用水锤效应所设计的水锤泵。水锤泵就是利用水锤效应所产生的能量来抬升流体的。由于泵的原理主要是水锤效应，所以这种泵不需要人为输入能量便能够发挥泵的作用。同时，水锤泵的使用寿命长，维护的费用也很低。所需要考虑的只是泵体的结构强度，避免其因水锤效应的剧烈冲击而破裂。上图是水锤泵的工作原理图，简单地说，当具有一定速度的水流进入泵体时，右侧阀门由于水的冲击力而关闭，导致泵体内形成水锤效应，产生的冲击力将左侧阀门冲开，水流便在这样的冲击力下被”泵”入出水管。在知道了水锤效应的大体原理后，再回到视频中手拍啤酒瓶底的现象时，不难发现，拍碎啤酒瓶底有两个关键因素：第一，手掌拍击的速度要够快，相当于水锤效应中的阀门关闭的速度很快；其次，酒瓶的结构强度不能太高，否则容易出现拍到手疼而酒瓶仍不碎的尴尬状况。最后，虽然说了解了手拍啤酒瓶底的原理，但由于各人体质各异以及啤酒瓶结构强度参差不齐，还是建议大家不要随便效仿这种行为。
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