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關(guān)于機(jī)翼升力來(lái)源的猜測(cè)

2020-06-26 01:23 作者:緣_妙不可言  | 我要投稿

①由于氣體的慣性,氣體中高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)翼上下邊的氣流可以認(rèn)為是同時(shí)流過(guò)機(jī)翼的,機(jī)翼和氣體的相對(duì)速度越高這個(gè)同時(shí)性越強(qiáng)(猜測(cè):實(shí)際上由于氣體的粘滯性,機(jī)翼界面上的氣體并不是劃過(guò)機(jī)翼的,而是被挫成了很多微小氣團(tuán)從機(jī)翼上滾過(guò)去的,但這不影響下面微觀(guān)層面的論述)。

②由于機(jī)翼上邊是拱起的弧而下邊是直線(xiàn),氣流經(jīng)過(guò)上邊的距離比下邊長(zhǎng),所以上邊的氣流速度比下邊的氣流速度快。

以上兩點(diǎn)就是中學(xué)階段對(duì)機(jī)翼升力總結(jié)式解釋?zhuān)毫魉倏臁鷫簭?qiáng)小→壓強(qiáng)差→得升力,這個(gè)解釋只是現(xiàn)象的匹配,并沒(méi)有真正解釋清楚升力到底是怎么來(lái)的。


在解釋升力來(lái)源之前先從另一個(gè)模型里了解一下為什么會(huì)有"速度快→壓強(qiáng)小"

將直徑不同的兩截管子連在一起并水平放置,讓某一種氣體從粗管子穩(wěn)定流向細(xì)管子,粗管子中氣體的流速慢,而細(xì)管子中的流速快,這是顯而易見(jiàn)的。但粗管子中氣體對(duì)管壁的壓強(qiáng)大于細(xì)管子,要理解這個(gè),就得推敲一下了。

氣體分子始終在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),在粗細(xì)管子的界面上,此刻分子運(yùn)動(dòng)方向與氣流運(yùn)動(dòng)方向夾角越小的分氣體分子越容易進(jìn)入細(xì)管子中,也就是水平方向運(yùn)動(dòng)更快的氣體分子更容易進(jìn)入細(xì)管子中(直徑不同的通道界面起到了篩選不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)氣體分子的作用),由于氣體分子的平均動(dòng)能相等,細(xì)管子中水平方向速度快的氣體分子在垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度相比粗管子中的氣體分子就會(huì)更小一些,而氣體對(duì)管壁的壓強(qiáng)即氣體分子對(duì)管壁的撞擊在垂直于管壁方向上的分量的宏觀(guān)表現(xiàn),至此就從微觀(guān)層面解釋了"速度快→壓強(qiáng)小"的原因。(在這個(gè)模型中,還可以從能量的角度來(lái)解釋"速度快→壓強(qiáng)小",這個(gè)就不說(shuō)了)


同樣的,機(jī)翼界面處的氣體分子也處于無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中,對(duì)機(jī)翼的垂直壓力同樣來(lái)自于氣體分子撞擊機(jī)翼產(chǎn)生的垂直方向上的分力。因?yàn)樯线吜鳉怏w流速快,所以壓強(qiáng)小,于是就有了升力(機(jī)翼模型中,基于類(lèi)似的原理,路程不同的上下界面同樣起到了篩選不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)氣體分子的作用)

另一個(gè)更簡(jiǎn)單直觀(guān)的角度來(lái)看的話(huà),由于機(jī)翼上下界面在相同時(shí)間內(nèi)流過(guò)了相同量的氣體,而氣體流過(guò)上下界面的路程不同,所以路程較長(zhǎng)的機(jī)翼上邊界面的氣體會(huì)更稀薄,溫度相同的情況下,也就等同于壓強(qiáng)更小,于是就有了升力。


除了初等教育階段了解過(guò)的流體力學(xué)知識(shí),沒(méi)有進(jìn)階的學(xué)習(xí)過(guò)相關(guān)知識(shí),以上推論只是自己思維實(shí)驗(yàn)下的一種自認(rèn)為比較合理的猜測(cè),歡迎討論。

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關(guān)于機(jī)翼升力來(lái)源的猜測(cè)的評(píng)論 (共 條)

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