6.给飞驰的列车加水

如图4所显示的那样，把一根下端弯曲的水管垂直放入水中，使下端的管口迎向水流的方向。这根管子被称为毕托管，水流入这根管子里，会使管子里的水平面高于水流的水平面，高出的部分用H表示，水流的速度决定着H值的大小。这个实验所显示的是我们熟知的力学现象，而铁路工程师们将这一现象加以转换，用静止代替运动，用运动代替了静止。

图4　行驶中的火车利用毕托管为煤水车加水

火车在行驶的途中需要给装有煤和水的车厢加水，为了应对这种需求，可以在一些车站的两条铁轨间修建如图4所示的长水槽，火车经过车站时将下端的毕托管（图4左上小图）浸入水槽中，弯管下端的开口向前，管子中的水平面上升，水就会进入行驶中的火车的车厢中（图4右上小图）。

那么这个方法会使水平面上升多少呢？力学中有专门研究液体运动的水力学分支。根据水力学的原理，毕托管中的水平面提升的高度，与用水流的速度垂直向上抛掷物体的高度应该是相等的。在忽略因摩擦、涡流等方面导致的能量消耗的前提下，这一高度可用公式表示：

其中，v为水流速度，g为重力加速度，g=9.8米/秒2。

上例中，相对于毕托管来说，水流的速度与火车的速度是相等的，在这里我们使用一个保守的数值36千米/小时来计算，则10=v米/秒[1]，管中水平面提升的高度为：

显然，即使将因摩擦、涡流以及其他任何未被考虑在内的原因消耗掉的能量计入其中，利用这种方式为煤水车加满水都不成问题。