小学生科普知识:飞机无翅亦翱翔【流速与压强的关系】
飞机无翅亦翱翔?很多同学就会问了,我们看到的飞机不都是有翅膀的吗?今天就由儿童网科学小编为同学讲解一下这个小学生科普知识 。???????????????????????????????????????????????????????????????????
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适合年龄:6岁以上难易程度:中级小磊:乐博士,飞机飞翔时为什么翅膀不需要像小鸟翅膀那样摆动呢?
小云:是呀!而且直升机没有翅膀也可以飞起来,这又是为什么呢?
乐博士:你们想想,飞机飞上天空,竖直方向需要满足什么条件呢?
小磊:嗯!肯定需要有竖直向上的力来克服飞机的重力!只有飞机受到向上的力大于向下的力,飞机才能飞起来 。
小云:那向上的力是怎么产生的呢?和大气压强有关吗?
乐博士:很好!飞机飞行时飞机的翅膀,也就是机翼,上下受到的大气压强是不一样的 。
小磊:为什么机翼上下受到的压强会不同呢?
乐博士:这和压强与流速的规律有关 。流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大 。
小磊:哦,我知道了!飞机飞翔利用的是大气压力差 。直升机的大螺旋桨旋转就可以产生升力来平衡重力 。
小云:在飞行中飞行员调节高度时,是不是只要改变螺旋桨旋转的速度就可以了?
乐博士:对!另外直升机如果只有大螺旋桨旋转,那么根据动量守恒,机身也会旋转,因此直升机就必须要有一个能够阻止机身旋转的装置 。而飞机尾部侧面的小型螺旋桨就可以起到这个作用,飞机的左转、右转或保持稳定航向都是靠它来完成的 。同时,为了不使尾桨碰到旋翼,还必须把直升机的机身加长,所以直升机有一个像蜻蜓式的长尾巴 。
小云:这和我们玩的竹蜻蜓很相似嘛!
乐博士:是的!竹蜻蜓就是飞螺旋或“中国陀螺”,是我们祖先的奇特发明 。据说,在公元前400年就有了竹蜻蜒,还有人说是在明代(公元1400年左右)有了这种叫竹蜻蜓的民间玩具,一直流传到现在 。现代直升机的旋翼就好像竹蜻蜓的叶片,旋翼轴就像竹蜻蜓的那根细竹棍儿,带动旋翼的发动机就好像我们用力搓竹棍儿的双手 。
主要内容:
- 定常流动
- 伯努利方程
- 直升机的原理
- 竹蜻蜓的原理
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大型客机
伯努利方程:流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大 。
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直升机的原理:直升机起飞时,螺旋桨越转越快,飞机上面的空气流速越大,压强越小,与飞机下面的压力差越大,产生的升力就越来越大,当升力比飞机的重力大时,飞机就起飞了 。
【小学生科普知识:飞机无翅亦翱翔【流速与压强的关系】】
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直升机
竹蜻蜓的原理:竹蜻蜓的叶片前面圆钝,后面尖锐,上表面比较圆拱,下表面比较平直 。当气流经过圆拱的上表面时,其流速快而压力小;当气流经过平直的下表面时,其流速慢而压力大 。因此,上下表面之间就形成了一个压力差,产生了向上的升力 。当升力大于它本身的重力时,竹蜻蜓就会腾空而起 。
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塑料竹蜻蜓
乐博士提醒你:小磊、小云,你们知道吗?流体(气体、液体)的流动也是有区别的 。如果流体中任何一点的压力、速度和密度等物理量都不随时间变化,我们称这种流动为“定常流动”;反之,只要压力、速度和密度中任意一个物理量随时间而变化,液体就是做“非定常流动” 。流体通常的流动几乎都是非定常的,也就是说流动状态是随时间而变化的,但定常流体在物理学上是非常有意义的 。
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