飛機(jī)是比空氣重的設(shè)備。為什么飛機(jī)能飛上天呢?僅僅在一個多世紀(jì)前,這個問題曾經(jīng)難倒過很多科學(xué)家。今天,我們可以輕松地知道答案。
與氣球、飛艇等利用空氣浮力升空的飛行器不同,飛機(jī)是密度大于空氣的飛行器,其主要的升力來源是機(jī)翼在空氣中運(yùn)動所產(chǎn)生的動力。
在了解飛機(jī)升力的產(chǎn)生之前,我們需要認(rèn)識空氣流動的特性,即空氣流動遵循的兩個定理:連續(xù)性定理和伯努利定理。
人們假設(shè)空氣的流動是在一個個看不見的管道中進(jìn)行的,這些管道被稱為“流管”。所謂連續(xù)性定理,即當(dāng)空氣在流管流動時,同一時間內(nèi),流經(jīng)各個截面的空氣質(zhì)量是相同的。伯努利定理則說的是:空氣在流管中流動時,流速大的地方壓強(qiáng)小,流速小的地方壓強(qiáng)大。
切出機(jī)翼的橫截面,我們可以發(fā)現(xiàn)其上表面的彎曲程度要比下表面的大。氣流流過機(jī)翼時,空氣在前緣被分為兩部分,分別從機(jī)翼上下表面流過。根據(jù)連續(xù)性定理,在某一瞬間分離的空氣,又會同時到達(dá)機(jī)翼的后緣,匯合后繼續(xù)向后方流去。由于機(jī)翼上表面向上彎曲,空氣流動的空間縮小,速度就加快。而機(jī)翼下表面空氣流動的空間擴(kuò)展,速度變慢。再根據(jù)伯努利定理,上表面相對較快的氣體對機(jī)翼的壓強(qiáng)會小于下表面較慢的氣體對機(jī)翼的壓強(qiáng),綜合的效果就使機(jī)翼受到了一個向上的合力(升力),使飛機(jī)凌空而起。
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