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飞机怎么保持平稳的

发布时间:2019-10-20 21:31 来源:未知 编辑:admin

  几则经典的物理学错误解释 发信站: 一塌糊涂 BBS (Tue Nov 4 15:39:42 2003), 本站 一些类似于十万个为什么之类的科普读物,使用物理学定律解释生活中的现象,而物理学教科书中也使用生活现象作为物理定律的应用。这正是物理学的威力所在。但是,如果对现象使用错误的解释,反而容易损害科学精神。下面举出几个常见的物理学经典错误解释。 1、抽水马桶的水流形成的漩涡,在北半球逆时针旋转,在南半球顺时针旋转。 当我们使用洗脸池或者抽水马桶后放水时,水流通常要形成漩涡从排水孔流出。为什么会形成漩涡呢?热心的物理学家这样告诉我们:由于地球本身的自转,使得在其表面流动的液体和气体(或称为流体),受到“科里奥利力”的作用。科里奥利是19世纪法国数学家,他发现在旋转球体上移动的物体,会偏离其运动轨迹。这很容易理解,把等角速度旋转的物体本身看成是一个非惯性系,那么其中运动的物体受到惯性力的作用;特别是,一个惯性力垂直于矢弪方向,是因为沿矢弪方向移动时候,其线速度会发生改变,也就是产生了加速度,这就是受力方向。在地球北半球,科里奥利力造成流体逆时针旋转,在南半球则顺时针旋转。 物理学家对科里奥利力或科里奥利效应的理解绝对准确,但使用科里奥利效应来解释抽水马桶水的漩涡则大错特错。科里奥利效应在解释洋流、大气环流之类大规模运动的流体时是成立的。但是,对抽水马桶的水流,科里奥利效应则几乎毫无影响。马桶旋转水流的2端,由于地球自转造成的影响几乎是完全相等的,即使有略微不同,也安全无法造成强烈的水流。 那么,马桶时如何造成水流旋转呢?仔细观察即可发现,答案是马桶边缘的出水孔。马桶设计人员使水从边缘沿着切线方向喷出,这样造成水流的强烈旋转。但是,洗脸池和浴缸并没有侧向水流,为什么也会产生深深的漩涡呢?答案也不是科里奥利效应。原因在于,水在流向排水孔时,不能把孔完全盖住,否则,空气跑不出来,水也流不下去。因此,水流必须“排队等候”流入排水孔。漩涡就是水流排队的方式。通常,对于某个马桶,漩涡方向是固定的。这因为排水孔中心并不严格处于马桶或者浴缸的中心,这样,初始的随机偏转效应会累积,最后形成固定的旋转方向。 不相信吗?多做几个实验吧。 2、飞机在天上飞是由于“伯努利原理”造成的机翼升力。 伯努利也是一位数学家和物理学家,他在1738年发现,当流体的流速提高,表面的静压力会降低。这个现象称为“伯努利原理”,而几乎所有的物理学教材和科普文章,都使用这个原理,讨论机翼升力的产生。为了解释这个原理,通常,他们首先会让你拿出2片纸,并用力在纸的中间吹气,瞧,2张纸像粘在一起了! 机翼的上表面是拱起的,而下表面是平坦甚至凹进去。当气流通过机翼表面,机翼上方空气流速较快,而下面空气流速较慢。根据“伯努利原理”,下面气流造成的静压力大于上方气流的压力,于是,机翼受到一个向上的作用力,飞机就飞了起来。 遗憾的是,这是完全错误的。而使用“伯努利原理”解释飞机的升空也是“白努力”。 伯努利效应可以解释一部分升力的来源,但这是非常小的一部分。如果飞机仅仅根据“伯努利原理”飞行,机翼形状必须非常“拱起”,或者,必须要飞得非常快才行。 飞机的升力主要由另外2个效应提供。一个是康达效应;另一个是气流冲击效应。 康达效应指的是,气流流经机翼曲面时,气流会紧贴机翼表面(这当然也有一点伯努利效应的含义)。这样,机翼的形状有效地改变了气流的方向,使离开机翼的气流相对飞机作向下的高速运动。机翼推开气流,但这个运动受力的反作用力作用于机翼上,相当于气流也在推开机翼,这个力使得机翼向上举起。 另一个重要的效应是气流冲击效应。当一块平板的方向不是与气流运动方向严格垂直,那么,平板会受到气流的冲击。飞机的机翼与其自身有一定倾角(4度左右),特别是,当飞机起飞时,要把机头高高抬起,形成更大的倾角,这样在低速时,也可以获得较大的气流冲击效应,以便使几十吨的飞机起飞。但是,机翼的倾角并不是完全用于提供升力,更多的是为了维持飞机本身的气动布局,以保证飞机在飞行时侯的气动平衡。 飞机是一个非常复杂的气动力学系统,设计师必须保证飞机在x,y,z几个方向上受力平衡。这就是飞机为什么需要机翼、尾翼、垂直尾翼的原因(那种像飞碟一样的无尾翼飞机设计起来是非常麻烦的);此外,为了操控飞机,机翼上都开有活动襟翼,因此要仔细分析飞机的受力很不容易。这也是飞机设计原型为什么要进行风洞试验的原因。 下次从新郑薛店机场登机时,不要忘了观察一下机翼的形状。

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