飛機身上的伯努利

2021-01-11 愛科學的恐龍哥哥

生活中同學們應該都坐過大飛機對吧?飛機在天空中自由自在的飛行讓我們縮短了旅行的距離,讓我們更加舒適的體驗太空旅飛行。坐飛機是很多小朋友夢寐以求也是非常喜歡的一件事情。有同學知道飛機的重量呢,我們舉例波音77道波音210般重量都在174 000kg。為了方便讓同學們更加直觀的認識,我們,將飛機的重量和同學們的體重做一個簡單的對比,如果一個小朋友的重量是4萬克,那麼它就相當於4350倍。為什麼我們自己都飛不起來,而這麼重的飛機反而能夠飛在天上呢?這也是很多同學經常問到我的問題,今天呢,就讓恐龍哥哥來為你講一下它背後的秘密吧。

首先我們要介紹一位科學家,他的名字叫做丹尼爾伯努利,那麼它是流體力學之父,在他的家族三代人中就產生了八位科學家。努力家族在科學領域聲名顯赫。那麼既然是流體力學,那麼什麼是流體呢?它包括流動的氣體和流動的液體。我們在研究流體的時候要研究的一個很重要的因素就是流體的速度,既然流體流動起來就肯定有快有慢嘛,對不對?所以我們要有一個概念叫做流速,同學們請注意,這個流速在我們這篇文章裡面是非常的重要,也會多次提到。我們可以做一個簡單的小實驗,看看流體的效果,同學們自己可以取一張紙屏端起來朝著指的上面吹氣,看看有什麼效果,另外一個同學可以取兩張紙對著兩張紙的縫隙吹氣,再看看有什麼效果,同學們猜猜為什麼會出現這些現象呢?大家的最直觀的感受是紙和氣球之所以會動起來是因為氣流的作用,而且紙張總是向著你吹氣的那一邊運動是不是很奇怪呢?

我們再來介紹一個名詞,你們肯定聽過壓力,什麼是壓力呢?有沒有人聽說過壓力好大啊?哈哈不過那個壓力是無形的,心理的壓力,不是我們科學上所說的壓力,什麼是壓力呢?其實物理學上的定義是垂直作用在物體表面上的力,大家可以舉舉哪些地方有壓力呢?比如在我們生活裡面有水的壓力,大氣的壓力,對不對?我們不是說流體嗎?怎麼會突然講到壓力呢?那是因為流體也能產生壓力。比如我們玩的水槍,水槍噴射的水有沒有壓力呢?會不會對它的目標產生一個直接的壓力?有因為正面有壓力,水柱的正面是有著非常明顯的壓力的,隨時作用嘛對不對?其實流體的側面也能產生壓力。大家應該看過數碼寶貝裡面的噴水烏龜,其實還有一個很重要而且有意思的現象,就是水流在向前方流動時候會對側面也有壓力!

接下來我們認識一下伯努利定律,我們看到有粗的水管和細的水管,通過水流時在不同部分的作用是不一樣的。比如在粗的部分流速小,壓力大,在線的部分是流速大,壓力小。可以通過水管實驗,我們可以得到伯努利定律的基本特點是流速快,側面壓力小,流速慢,側面壓力大。我們同學們可以準備一個量筒和一根長吸管,當把電吹風機打開對著吸管口吹風,會出現什麼現象呢?我們通過實驗發現吸管口處氣流流速快,壓強小吸管中水不斷上升,吹風機的強力風速把水吹成了水霧狀,其實實驗原理就是吸管處氣流流速快,壓強小,大氣壓強大於吸管口處的壓強,因此吸管中水不但上來到達吸管口處的水,會被吹風機的強力風速吹成水霧狀。那我們還可以做一個有趣的小實驗,拿一個吹風機把開關打開,再吹風機上方放一個桌球,我們會發現桌球可以懸浮在上空,這也是因為吸管和桌球之間的空氣流速快,壓強小,而桌球另一端是正常的大氣壓,球的兩端有壓力差,所以桌球掉不下來。

我舉生活中的例子,我們就可以問同學們火車站或地鐵站前為什麼要畫安全線呢?要是怕人多擁擠會掉下去嗎?其實他是伯努利原理在生活的運用,比如坐地鐵時我們看到的黃色安全線,其實是19世紀末沙皇政府的一位將軍要到西伯利亞去考察,結果當地的駐軍司令就命令士兵要站在鐵軌的兩旁熱烈的歡迎,結果當天火車呼嘯而來時,有一雙無形的大手把站在兩旁的士兵一個個推倒在火車身上,結果血流成河呀,這個慘案的兇手就是伯努利原理,所以以後在乘坐地鐵的時候一定要站在安全黃線的後面,以防類似慘案發生。

同學們再來思考一下,飛機要在空中飛行,是不是要保證飛機下方受到的壓力要比雙方受到的壓力大呢?那麼為什麼會出現飛機上下方的壓力不同呢?原因在於氣流機翼上方的氣流快而下方的氣流慢。氣流快的部分壓力,氣流慢的部分壓力大,所以飛機可以在空中平穩飛行。

同學們這就是伯努利原理,也是我們飛機飛行的終極秘密,你明白了嗎?希望同學們課後可以根據恐龍老師的指導做一下上面相關的實驗,你會發來伯努利定律是非常的神奇哦。知識改變命運,興趣成就未來,相信你是一個科學實驗的興趣大師!

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  • 伯努利效應
    伯努利效應 伯努利效應這一現象稱為"伯努利效應"。伯努利方程:p+1/2ρv^2+ρgh=常量(其中,p為壓強,ρ為流體密度,v為流體速度,g為重力加速度,h為高度。)。在列車站臺上都劃有安全線。這是由於列車高速駛來時,靠近列車車廂的空氣將被帶動而運動起來,壓強就減小,站臺上的旅客若離列車過近,旅客身體前後出現明顯壓強差,將使旅客被吸向列車而受傷害。
  • 伯努利生平
    伯努利,J.(Bernoulli,Johann)1667年8月6日生於瑞士巴塞爾;1748年1月1日卒於巴塞爾.數學、力學.
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    在一個流體系統,比如氣流、水流中,流速越快,流體產生的壓力就越小 --- 這就是被稱為「流體力學之父」的丹尼爾·伯努利
  • 伯努利方程及其應用
    這個「向下壓力」就是由伯努利原理間接產生,該原理在流體輸送等領域具有重要應用價值,本文對其方程形式和應用——伯努利吸盤進行介紹。伯努利方程形式認識伯努利方程之前,需要認識流體系統裡包含的所有已知能量形式,其滿足能量守恆定律。
  • 詳解伯努利方程的前世今生
    由此,丹尼爾·伯努利、達朗貝爾和歐拉成為理論流體力學的奠基人。歐拉將理想流體的動量方程積分後得到我們熟知的伯努利方程,因此,嚴格地說,伯努利方程也可以用歐拉的名字命名。伯努利方程有三種形式,一種是由歐拉沿流線積分得到的伯努利方程,還有一種是引入無旋條件後,在整個無旋場內成立的伯努利方程,最後一種是用理想、絕熱流體的能量方程積分後得到的可壓縮流的伯努利方程。
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    伯努利原理的廣泛應用給我們的生活帶來了怎樣的好處?伯努利原理的提出者是丹尼爾·伯努利,是一位生活在18世紀的瑞士物理學家兼數學家,伯努利於1726年提出了著名的伯努利原理。伯努利方程背後的本質是機械能守恆,在流動的介質中巧妙的表達了重力勢能、壓力勢能、動能三者之間的能量守恆。伯努利方程是流體力學中最重要的公司之一,在生活中應用相當廣泛。
  • 伯努利原理隨處可見,上天下海無處不在,來說一點流體力學
    「伯努利原理」是由丹尼爾·伯努利在1726年提出的。它的提出解釋了生活中的很多現象,這個原理也被應用在了我們生活中的方方面面。咱們只說簡單實用的。它的實質是機械能的守恆。最為常用的是在等高度的時候,流速大的時壓力小,流速小的時壓力大。先看下圖,流體在這樣的管道流動。
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  • 科學家族之勾心鬥角的伯努利家族
    翻開科學史,會發現伯努利這個姓氏隨處可見。在數學上,有伯努利分配、伯努利原理;伯努利方程式,伯努利數、伯努利多項式,還有伯努利雙紐線,在流體力學上,有伯努利原理、伯努利方程,如果要細究一下的話,大數定理、變量、變分法也都是伯努利提出來的,另外洛必達法則,歐拉數其實也是伯努利的成果,為什麼叫了洛必達法則呢?
  • 雅各布·伯努利
    概率論中的伯努利試驗與大數定理也是他提出來的。雅各布·伯努利1654年12月27日生於瑞士巴塞爾,1705年8月16日卒於同地.。雅各布 · 伯努利出身於一個商人世家。他畢業於巴塞爾大學,1671年獲藝術碩士學位,後來遵照父親的意願又取得神學碩士學位,但他卻不顧父親的反對,自學了數學和天文學.。
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    小時候都玩過迴轉飛機的遊戲吧,點開看看下面的這個視頻。
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    大量對升力產生原理的解釋總是不合邏輯地提到伯努利定理,所以他們一開始就要學員學習這一定理,而多半是沒有真正搞懂。伯努利定理說的是「沿某一流線,如果沒有粘性損失,那麼靜壓和動壓之和將為恆值」。伯努利在這裡根本沒有涉及任何因果關係。而現在廣泛傳播的「因為速度很快,所以壓力很低」的說法不是伯努利定理的本意,前面已經說明它是完全錯誤的。
  • 伯努利方程的原理、理論知識、應用實例
    他是伯努利這個數學家族(4代10人)中最傑出的代表,16歲時就在巴塞爾大學攻讀哲學與邏輯,後獲得哲學碩士學位,17~20歲又學習醫學,於1721年獲醫學碩士學位,成為外科名醫並擔任過解剖學教授。但在父兄薰陶下最後仍轉到數理科學。伯努利成功的領域很廣,除流體動力學這一主要領域外,還有天文測量、引力、行星的不規則軌道、磁學、海洋、潮汐等。
  • 流體力學中伯努利定律把仰角調整到90°可以讓飛機豎著飛嗎
    其中的原理相信很多人都有聽說過,原理是固定翼飛機的機翼,由於機翼上表面的彎度大於下表面的彎度,上表面氣流的流速整體上要高於下表面的氣流速度,根據伯努利理論,氣流作用在機翼上表面的靜壓力整體上要小於作用在下表面上的靜壓力,由於上下表面的壓力差的存在,使得機翼最終受到了一個向上的合力,也就是說機翼上下兩個面的弧度是不一樣的,上表面的弧度比較大、路徑比較長下,表面的弧度比較小
  • 瑞士伯努利家族
    伯努利家族在科學史上,父子科學家、兄弟科學家並不鮮見,然而,在一個家族跨世紀的幾代人中,眾多父子兄弟都是科學家的較為罕見,其中,瑞士的伯努利(也譯作貝努力)家族最為突出。伯努利家族原籍比利時安特衛普,1583年遭天主教迫害遷往德國法蘭克福,最後定居瑞士巴塞爾。伯努利家族3代人中產生了8位科學家,出類拔萃的至少有3位;而在他們一代又一代的眾多子孫中,至少有一半相繼成為傑出人物。伯努利家族的後裔有不少於120位被人們系統地追溯過,他們在數學、科學、技術、工程乃至法律、管理、文學、藝術等方面享有名望,有的甚至聲名顯赫。
  • 為什麼飛機能夠飛上天?
    兩大原理之一:伯努利原理關於伯努利原理,如果大家沒有學過流體力學方面的知識,可能會感到陌生,但是大家在初中的物理課堂上一定都做過這樣的實驗:將兩張紙放在兩邊,用嘴在兩張紙中間吹氣,這時我們會發現兩張紙靠攏在了一起。
  • 伯努利原理:現在終於理解生活中的這些事了
    伯努利(Daniel Bernouli,1700~1782)伯努利,瑞士物理學家、數學家、醫學家。他是伯努利這個數學家族(4代10人)中最傑出的代表,16歲時就在巴塞爾大學攻讀哲學與邏輯,後獲得哲學碩士學位,17~20歲又學習醫學,於1721年獲醫學碩士學位,成為外科名醫並擔任過解剖學教授。但在父兄薰陶下最後仍轉到數理科學。伯努利成功的領域很廣,除流體動力學這一主要領域外,還有天文測量、引力、行星的不規則軌道、磁學、海洋、潮汐等。
  • 分析數學家族伯努利家族的歷史,細說約翰伯努利的故事
    今天我們來講一講伯努利,伯努利說的是一個數學家家族,這個家族的成員發現了很多重要的數學定理,今天我就要跟你說一說這個伯努利家族的故事,這個故事特別神奇,絕對會讓你驚訝的合不攏嘴。伯努利一家是瑞士的,祖上出過很厲害的醫生,也出過生意做得很大的香料商人,出過藝術家,總之這家人挺有錢的,所以也能夠給家裡的孩子提供最好的教育條件。