天花板的風扇掉下來,會如何運動?後果如何?

2021-02-13 果殼視頻

問題:如果天花板上的電扇掉下來,會按怎樣的方式運動?最危險的是正下方嗎?開啟和關閉的哪個殺傷力更大?



scythe7  回答:

電扇雖然是旋轉的,但是質量集中於軸心,轉動慣量並不大,陀螺儀效果並不顯著。

電扇旋轉產生的向下氣流也不大,以舒適風速小於2m/s,吊扇直徑一米計算,這個力大概只有1.3kg

而一個吊扇馬達就會有十幾二十公斤,所以就算還連著電線持續運轉,電扇也不可能靠自己的氣流把自己託起來。它一定會掉下來。

但是,這股力雖然不足以阻止吊扇下落(甚至減緩不了多少速度),卻可以令吊扇失去平衡。

吊扇一般是單數片葉片,這是為了避免共振。但這樣一來,驅動氣流並不是軸對稱的,在每個瞬時都是偏向一邊的。也就是有擾動的運行工況。正常運行的時候,擾動造成的扭矩在吊杆上形成形變,連續產生不同方向的微小形變,並不會累積成足以破壞結構或是傾覆扇葉的力。


但是當吊扇脫離吊杆開始下落的時候,這個擾動就會通過靜不穩定結構起作用了。

說到靜不穩定性,下落的吊扇和飛機是類似的,產生託舉力的葉片也就是螺旋槳,屬於氣動動力部件,而馬達和剩餘吊杆屬於機體結構部件,氣動部件的中心處於結構部件重心之前,屬於靜不穩定,遇到擾動會正反饋放大,失去原運動軌跡。

其實說白了,這時候電扇會像氣球上的鍋蓋一樣,朝一邊傾覆,邊緣著地,然後因為旋轉葉片打在地面的反作用力,朝旋轉的反方向移動過去。速度可能不快,除非正中坐在偏離吊扇中心的某個「幸運兒」,否則在破壞掉自身結構之前不會造成太大傷害,飛濺的碎片可能造成劃傷或戳到眼睛,下垂的電線可能造成觸電事故。但要想看到血肉橫飛的鏡頭,估計要讓你失望了。


賣口張要做技術青年  回答:

首先把電風扇看做一個整體:轉動時扇葉使空氣向下運動,會得到空氣對電扇向上的作用力,可以抵消一部分重力,從這個角度說轉動時應該比不轉動時難掉落。但是,我估計這個升力應該很難和它的重力平衡吧,否則不成直升機了?

其次,如果考慮掉落的情況,旋轉的電扇倒是可能更難改變它的朝向。因為轉動時產生的「陀螺儀效應」會使電扇朝向更穩定,轉軸指向更難偏轉——這和出膛的子彈以運動方向為軸旋轉可以保持彈頭方向穩定、防止翻滾是一個道理。當然,我還是認為電扇旋轉能產生的「陀螺儀效應」很有限……

有關這方面可以搜索:進動、陀螺儀、線膛槍 等關鍵詞

總的來說,電扇掉不掉還是和它的產品質量有關吧,固定電扇的掛鈎如果本身強度不夠或者嚴重鏽蝕那當然的掉了。




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