6.給飛馳的列車加水

如圖4所顯示的那樣，把一根下端彎曲的水管垂直放入水中，使下端的管口迎向水流的方向。這根管子被稱為畢托管，水流入這根管子里，會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，水流的速度決定著H值的大小。這個實驗所顯示的是我們熟知的力學現象，而鐵路工程師們將這一現象加以轉換，用靜止代替運動，用運動代替了靜止。

圖4　行駛中的火車利用畢托管為煤水車加水

火車在行駛的途中需要給裝有煤和水的車廂加水，為了應對這種需求，可以在一些車站的兩條鐵軌間修建如圖4所示的長水槽，火車經過車站時將下端的畢托管（圖4左上小圖）浸入水槽中，彎管下端的開口向前，管子中的水平面上升，水就會進入行駛中的火車的車廂中（圖4右上小圖）。

那么這個方法會使水平面上升多少呢？力學中有專門研究液體運動的水力學分支。根據水力學的原理，畢托管中的水平面提升的高度，與用水流的速度垂直向上拋擲物體的高度應該是相等的。在忽略因摩擦、渦流等方面導致的能量消耗的前提下，這一高度可用公式表示：

其中，v為水流速度，g為重力加速度，g=9.8米/秒2。

上例中，相對于畢托管來說，水流的速度與火車的速度是相等的，在這里我們使用一個保守的數值36千米/小時來計算，則10=v米/秒[1]，管中水平面提升的高度為：

顯然，即使將因摩擦、渦流以及其他任何未被考慮在內的原因消耗掉的能量計入其中，利用這種方式為煤水車加滿水都不成問題。