以前,能够飞行是人类的梦想;现在,人类已经能够利用各种飞行器自由的翱翔。不同的飞行方式,蕴涵的物理知识不同,今天举几个常见的飞行装置,聊聊飞行中的物理知识。 1.飞机。这里所说的飞机是指固定翼飞机,是由固定翼产生升力,由推进装置产生推(拉)力,在大气层中飞行的重于空气的航空器。 飞机的机翼横截面一般前端圆钝、后端尖锐,上表面拱起、下表面较平。空气通过机翼上表面时流速大,压强小;通过下表面时流速小,压强大,因而此时飞机会有一个向上的合力,即向上的升力,飞机飞行速度越快,所产生的升力就越大。 2. 直升飞机。 直升机飞行原理与飞机不同,它是靠头上的桨叶(螺旋桨)旋转产生升力。 直升机头上窄长的大刀式的旋翼,主要作用是通过高速的旋转对大气施加向下的巨大的力,然后利用大气的反作用力(相当于直升飞机受到大气向上的力)使直升机上升。 当大气的反作用力与直升机所受的重力平衡时,直升机就可以悬停在空中。 3. 飞艇。 飞艇是利用密度比空气小的气体充入艇身,相同体积的轻质气体排开体积较重的空气。根据阿基米德原理,飞艇排开空气的重力等于浮力。浮力大于重力,就会上升。因此,只要调节飞艇中气体的密度就可以改变自身的重力,实现上浮、下降、悬停等。 飞艇的行驶是依靠螺旋桨的拉力或推力,靠方向舵掌握前进方向。 4. 火箭。 火箭原理非常简单,早在17世纪,牛顿就很清晰地进行了描述:如果以一定速度向后抛出一定质量,就会受到一个反作用力的推动,向前加速。 火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃料和氧化剂)在发动机燃烧室里燃烧,产生大量高压气体;高压气体从发动机喷管高速喷出,对火箭产生的反作用力,使火箭沿气体喷射的反方向前进。 5. 降落伞 降落伞的原理是运动物体受到的空气阻力随速度增大而增大;物体迎风面积越大,阻力越大。 降落伞通常有一个面积很大的伞盖,可以产生很大的空气阻力。下落的人或物体通过绳索与伞盖相连,降落时减少人或物品下降的速度,减轻下坠的冲击力,让人或物体安全着陆。 各种不同的飞行装置都有其遵循的基本原理。很多原理都可以用初中物理知识解决,学好物理并不难,分析现象,发掘内涵是学习物理的重要方法。 |