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流体力学的基本原理与球的飞行轨迹

(2008-02-28 11:13:16)
标签:

高尔夫

技术

研究

体育

  机翼是怎样产生升力的呢?先来做一个小小的试验:手持一张白纸的一端,由于重力的作用,白纸的另一端会自然垂下,现在我们将白纸拿到嘴前,沿着水平方向吹气,看看会发生什么样的情况。白纸不但没有被吹开,垂下的一端反而飘了起来,这是什么原因呢?

  流体力学的基本原理告诉我们,流动慢的空气压强较大,而流动快的空气压强较小,白纸上面的空气被吹动,流动较快,压强比白纸下面不动的空气小,因此将白纸托了起来。这一基本原理在足球运动中也得到了体现。

  大家可能都听说过足球比赛中的“香蕉球”,在发角球时,脚法好的队员可以使足球绕过球门框和守门员,直接飞入球门,由于足球的飞行路线是弯曲的,形似一只香蕉,因此叫做“香蕉球”。这股使足球偏转的神秘力量也来自于空气的压力差,由于足球在踢出后向前飞行的同时还绕自身的轴线旋转,因此在足球的两个侧面相对于空气的运动速度不同,所受到的空气的压力也不同,是空气的压力差蒙蔽了守门员。

伯努利定律
  连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。就是阐述流体在流动中流速和压力之间的关系的,它是流体流动的另一个很重要的基本规律。
我们先来做一个小实验。当我们向两块金属片间吹气时,两块金属片不是互相分开,而是互相靠拢。这说明在吹气时,两金属片间的压力低于金属片外的大气压力,在内外压力差的作用下,使两金属片互相靠拢。也就是说向金属片间吹气形成气流时,金属片间的压力是降低了。
  再看一个例子。河中两只并排行驶的船,当它们靠近到一定距离时,两只船就会自动靠拢,而引起两船相撞的事故。两船自动靠拢,一定是两船间水的压力小于两船外侧面水的压力,在内外压力差的作用下,使两船靠拢。我们进一步观察到,原来船弦是呈弧形的,这样在两船之间就构成了一个两头粗中间细的管道。由连续性定理知,船间水的流速必然比船外侧的大。可见:凡是流速大的地方,压力小;流速小的地方压力大。

流体力学的基本原理与球的飞行轨迹
连续性定理
  我们站在河岸观察河水流动时,会看到,河水在浅而窄的地方流得快,在宽而深的地方流得慢。在山区还可看到,山谷里的风经常要比平均开阔的地方大。这些现象说明了流体的流速快慢与过道的宽窄有关。流体之所以在窄的地方流得快,在宽的地方流得慢,这是因为流体的流动总是连续不断的。我国唐代诗人李白写道:抽刀断水水更流就形象地写出了水流的连续性。
  所谓流体的连续性定理是:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管子时,由于管中任何一部份的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体质量和从另一切面流出的流体质量应该相等。
  有些中学课本错误地描述升力---是由于气流要同时到飞机尾部,所以上面快,是不对的.
 

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