1.6 運動的水

關于水有這樣一個有趣的現象：在流淌的水中直立放入一段下端彎曲的管子，將彎曲的一頭沖著水流來的方向(圖1-4)，直立的那段管子就會涌進水，而且水面高于流水的面。這根管子被稱為“畢托管”，水流越快，管子里的水面也越高，原理就是經典相對論。

圖1-4 疾馳中的火車怎樣加水

在兩條鋼軌之間修設一個長長的水槽，煤水車下端的管子浸入其中。把這個管子放入流動的水中，管子里的水平面會高過水槽里的水面。左上圖為畢托管。右上圖為疾馳中的火車運用畢托管為煤水車加水

老式的蒸汽機車通過使用煤燃燒的熱量將水變成蒸汽來推動機車前行。這種機車的車頭后面掛著一節專門用來裝煤和水的車廂，這樣的車廂被稱為“煤水車”。鐵路工程師利用上面所講的現象，讓機車在疾馳中也能加水。

在車站的兩條鋼軌中間挖有長形的水槽(圖1-4)。有一條彎管子從煤水車的底部垂下來，管口迎向火車行進的方向。他們用管子的運動來替代流水的運動，用水箱中水的靜止來替代管子的靜止。這樣，火車駛過水槽時，管子立即涌進水(圖1-4的右上圖)。根據水力學(力學中專門研究液體運動的分支學科)的定律，物體利用水流速度能達到的豎直高度就是畢托管里水面的高度。利用公式：

V代表水流速度，g代表重力加速度，也就是9.8米/秒2。火車運行的速度就是畢托管與水的相對速度，假設這個速度是36千米/小時(也就是10米/秒，在火車的速度中不算大)來計算，排除摩擦力和渦流對速度的影響，V也不會小于10米/秒。將這些數字帶入公式：

計算出的結果是5米，這樣的高度給煤水車加滿水綽綽有余。