前幾天，網(wǎng)上流傳一個(gè)視頻：一個(gè)老外坐在一個(gè)有輪子的小車上，用手里的吹風(fēng)機(jī)吹手里的雨傘，小車就飛一樣地向前運(yùn)動(dòng)，許多同學(xué)覺得不可能，讓我給解釋一下。

其實(shí)，從原理上講，這種方式的確能讓小車運(yùn)動(dòng)，只是恐怕達(dá)不到視頻里這樣風(fēng)馳電掣的速度。而且，在我們經(jīng)常乘坐的交通工具——飛機(jī)上，就有這種物理原理的實(shí)際應(yīng)用，讓我們一起來了解一下吧！

01??小車為什么會(huì)走

有人認(rèn)為：吹風(fēng)機(jī)向雨傘吹氣，吹風(fēng)機(jī)受到向后的作用力，雨傘受到向前的作用力，這兩個(gè)力會(huì)抵消，所以車不會(huì)動(dòng)。或者換種說法：把小車、人、吹風(fēng)機(jī)、雨傘看作一個(gè)整體，吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)到雨傘上的作用力是內(nèi)力，內(nèi)力不能影響物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以車不會(huì)走。有點(diǎn)類似于下面的這種情況：

但實(shí)際上，這種想法是不對(duì)的。因?yàn)榇碉L(fēng)機(jī)吹出風(fēng)撞擊到弧形的雨傘，風(fēng)會(huì)轉(zhuǎn)一個(gè)彎，掉頭向后運(yùn)動(dòng)。原本靜止的空氣被這個(gè)裝置折騰一番之后向后噴出了，所以裝置就會(huì)受到向前的反作用力，小車就會(huì)向前運(yùn)動(dòng)了。

這事情并不稀奇，許多動(dòng)物就是依靠這個(gè)原理運(yùn)動(dòng)的。比如通常被以為任人宰割的扇貝，發(fā)起瘋來也會(huì)通過噴水跑路。

所以說獐子島……好吧扯遠(yuǎn)了。我們還是回頭來說說噴氣小車的事。本著求真務(wù)實(shí)的態(tài)度，另外一老外做了各種各樣的噴氣小車，有的能走有的不能走。

比如：吹風(fēng)機(jī)吹向一個(gè)凹進(jìn)去的罩子，結(jié)果小車向著風(fēng)的方向運(yùn)動(dòng)了。

這就如我們剛才所說，風(fēng)經(jīng)過罩子反射，向后吹去，于是車依靠風(fēng)的反作用力向前運(yùn)動(dòng)。

如果風(fēng)吹向罩子的凸面，情況又會(huì)如何呢？

驚呆！小車竟然向后走了！這是為什么？

其實(shí)原理也不難，由于罩子是凸出的，風(fēng)繞過罩子向前噴去，于是小車受到向后的反作用力，就會(huì)向后運(yùn)動(dòng)。

最后我們?cè)偎伎家幌拢喝绻肿油耆瞧降?，小車該向哪里走呢?/p>

思考1秒

思考2秒

….

時(shí)間到！來看實(shí)驗(yàn)：

為什么罩子是平板的時(shí)候，車就不會(huì)走呢？風(fēng)是如何運(yùn)動(dòng)的？對(duì)車的反作用力方向如何？這個(gè)問題留給讀者自己思考。想出答案的小伙伴可以在文章下方留言。

02??飛機(jī)反推裝置

噴氣式客機(jī)依靠向后噴出高速氣體來加速，但是你知道它是如何減速的嗎？飛機(jī)降落時(shí)，要在有限的距離里快速停下，只依靠輪子剎車裝置是不夠的，人們發(fā)明了一種神奇的飛機(jī)反推裝置。它可以是這樣的：

也可以是這樣的：

簡(jiǎn)單來說，就是飛機(jī)降落時(shí)，噴氣引擎部位會(huì)伸出蓮花瓣之類的氣體擋板，讓本來應(yīng)該向后噴出的氣體向前噴出，這樣飛機(jī)就會(huì)獲得一個(gè)向后的作用力，讓飛機(jī)快速停下。

甚至于，在某些特殊情況下，飛機(jī)還可以依靠反推裝置倒車。

怎么樣？漲知識(shí)了吧！

飛機(jī)反推裝置的存在，大大縮短了飛機(jī)降落的距離，提高了噴氣式飛機(jī)的安全性。如果降落時(shí)反推裝置沒有打開或者出現(xiàn)故障，飛機(jī)剎車距離過大，可能發(fā)生危險(xiǎn)。比如2007年7月17日，巴西天馬航空3054號(hào)班機(jī)于圣保羅市孔戈尼亞斯國(guó)際機(jī)場(chǎng)沖出跑道，事故造成205人死亡。事故原因就是：飛機(jī)降落時(shí)兩個(gè)引擎中的一個(gè)反推裝置故障，另一個(gè)反推裝置正常，結(jié)果在兩個(gè)相反的推進(jìn)器作用下飛機(jī)失控。

有的時(shí)候，反推裝置在空中飛行時(shí)突然打開，也會(huì)造成事故。例如：1991年5月26日，勞達(dá)航空004號(hào)班機(jī)在泰國(guó)墜毀。原因就是飛機(jī)的推力反向器在無人操作的情況下突然打開，結(jié)果飛機(jī)失速墜毀，全機(jī)223名乘客與機(jī)員無一生還。

03??來算算

盡管原理上是可行的，但是本文開頭提到的老外應(yīng)該是搞了一個(gè)障眼法：他可能是在下坡路上拍攝的視頻。我們只需要計(jì)算一下推力的大小就可以了。

大家看：如果有一個(gè)風(fēng)口面積是S的吹風(fēng)機(jī)，向前噴出速度為v的風(fēng)，那么在Δt的一小段時(shí)間里，它噴出的氣體就構(gòu)成了一個(gè)長(zhǎng)度為vΔt，底面積為S的柱體。

假設(shè)空氣密度為ρ，這些氣體的質(zhì)量Δm=ρvΔtS。

這些氣體是運(yùn)動(dòng)的，所以就具有動(dòng)量，動(dòng)量等于質(zhì)量與速度的乘積，P=Δmv=ρΔtSv^2。

根據(jù)牛頓第二定律，吹風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)的作用力等于風(fēng)的動(dòng)量變化除以時(shí)間，所以作用力大小為F=P/Δt=ρSv^2。

再根據(jù)牛頓第三定律，吹風(fēng)機(jī)給了風(fēng)多少作用力，風(fēng)就給了吹風(fēng)機(jī)多少反作用力。剛才說的這些裝置就是依靠這個(gè)反作用力運(yùn)動(dòng)的，這個(gè)力與空氣密度、吹風(fēng)速度和風(fēng)口面積大小有關(guān)。

我們假設(shè)吹雨傘的老外用的吹風(fēng)機(jī)風(fēng)速v=30m/s(這已經(jīng)達(dá)到了臺(tái)風(fēng)級(jí)別)，風(fēng)口面積S取0.02平方米，空氣的密度ρ大約是1.29千克每立方米，把數(shù)據(jù)代入公式，得到這個(gè)推力大約是23牛頓——大約相當(dāng)于5斤雞蛋的重力。這么小的力沒有辦法讓一百多斤的老外風(fēng)馳電掣的開車。

不過，同樣速度的臺(tái)風(fēng)就能把人吹的東倒西歪，這是因?yàn)槿嗽谂_(tái)風(fēng)中，受力面積比較大。如果把人看作是一個(gè)0.5米乘1.5米的矩形，迎風(fēng)面積是0.75平方米，代入同樣的風(fēng)速30m/s和空氣密度1.29千克每立方米，得到作用于人的力大小為870N——大約相當(dāng)于一個(gè)180近的胖子的重力。

空氣的密度還是比較小的，如果我們把空氣換成水，這個(gè)力就大得多了。有一個(gè)前NASA的工程師，制造了一把巨型水槍，能把水以120m/s的高速噴出。

水的密度大約是空氣的800倍，大約是1000千克每立方米，代入剛才的公式，可以算出這把水槍的壓強(qiáng)大約是大氣壓的1500倍——相當(dāng)于每1平方厘米上都?jí)毫艘粋€(gè)300斤的胖子?？彻锨胁?，不在話下。

當(dāng)這位工程師高高興興的用自己的水槍與小朋友打水仗的時(shí)候，小朋友嚇哭了。

其實(shí)，利用高速水流切割堅(jiān)硬物體的水鉆機(jī)早就有了。很多年前我看過一部美國(guó)電影《拯救落井幼兒》，電影里就是用水槍切割堅(jiān)硬的巖石，最終把幼兒從井里救上來的。