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物理學案例分析:飛機的應用

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20世紀20年代的一天,一艘當時世界上最大的遠洋輪船“奧林匹克”號出了事故。這天,它正在大海上航行,在離它100m的地方,有一艘比它小得多的巡洋艦“豪克”號與它平行的疾駛者。可是一件意外的事情發生了:小船好像被大船吸住了似的,一點兒也不聽舵手的操縱,竟像要同歸於盡似的一個勁地向“奧林匹克”號衝去。結果,“奧林匹克”號躲閃不及,船舷被“豪克”號的船頭撞了個大洞。

物理學案例分析:飛機的應用

仔細分析,這其實是個意外事故,主要是流體的性質所造成的。我們知道:液體或氣體的壓強,跟它的流速有關係,流速越大,壓強就越小。

知道了這個道理,就不難找到“奧林匹克”號出事的原因了。原來,當兩艘船平行向前航行的時候,在這兩艘船中間的水,比外側的水流得快,因此水對兩艘船內側的壓強,比外側部分受到的壓強要小,如圖1。於是,在外側水的壓力下,兩船互相靠近,以致使“豪克”號撞到“奧林匹克”號的船舷上。

飛機機翼正利用了流體壓強與流速的.關係工作,產生升力,使巨大的飛機飛上藍天的。機翼的造型上凸下凹,如圖2。當一股氣流沿著機翼流過時,機翼上方通過的氣流流速比機翼下方通過的流速大些,於是機翼上方所受氣流的壓強小於下方所受的壓強,以致向上的壓力大於向下的壓力,就形成了機翼的升力。當飛機所獲得的升力與飛機的重力相互平衡時,飛機就保持一定的高度飛行,自由翱翔在藍天了。

與飛機機翼的原理恰恰相反,有的跑車在車的尾部設計安裝了一種“氣流偏導器”,如圖3。它的作用是為了讓汽車在高速行駛時,對地面的壓力更大,提高車輪的抓地效能。你認為圖4中能表示偏導器橫截面形狀的應是( )

分析:根據題意介紹,應如圖4─B所示,上表面平直,底部呈弧形凸起,相當於一個倒置的機翼,當空氣高速從左到右經過“氣流偏導器”時,它的下方氣流速度比上方大,根據“流速越大,壓強越小”,流過“氣流偏導器”的空氣產生向下的壓力差,這樣汽車就會受到向下的壓力,車輪對地面的壓力增大,“能更好的抓緊地面。”減弱高速行駛時,車有一種“飄”的感覺。具體圖解如圖5。