不一样的“风火轮”
2019-06-19曲晓亮
曲晓亮
提到“风火轮”,你脑海中是不是会立刻闪现哪吒闹海的画面,还有这样的画外音:“风火轮准备好了,我要去闹海!”
Oh! My疙瘩!这是要闹哪样?
大闹东海龙宫,小编可没有这样的本事!不过呢,小编可以教大家制作一个不一样的“风火轮”,一起来看!
材料准备
剪刀、双面胶、底图
制作过程
1.用剪刀将长方形短边中的短实线剪开。
2.分别沿长短虚线进行弯折。
3.将双面胶整齐贴在圆形图案的小方框内。
4.将弯折好的长方形图案与圆形图案粘合对接。
动脑思考
为什么风火轮能飞起来?
为什么薄纸做的风火轮能飞起来呢?这就要说到流体力学中一个非常重要的原理——伯努利原理。
那么,什么是伯努利原理呢?伯努利原理是指在一个流体(如水流或气流)系统中,如果流体的流速越快,压强就越小;流速越慢,压强就越大。它是由瑞士物理学家、数学家、医学家丹尼尔·伯努利《DanielBernoulli,1700~1782年)提出的。
接下来,我们通过一个简单的小实验和中国科学技术馆的两件展品,为大家演示伯努利原理的现象,让大家更清楚直观地了解伯努利原理。
1.小实验“纸吸”
用手拿起两张A4纸放在面前,往两张纸中间吹气,这时我们会发现,这两张纸非但没有被吹开,反而吸在了一起。这是因为,当我们往两张纸中间吹气时,两张纸中间的空气流动速度被我们吹得变快了,根据伯努利原理,压强就小;而 …纸外面的空气没有流动,流速慢,压强就大。如此一来,内外的压力差就使两张纸吸在了一起。
2.展品“球吸”
按下“球吸”的启动按钮后,你会看到,空气从两个小铁球间快速通过,两球间内侧空气的压强小于外侧空气的压强,两球向中间靠拢,最终吸在一起。
3.展品“气流投篮”
启动展品后,您会看到,空气形成了一个流速较快的气柱区域,在这个区域,球体的侧向压强小于周围相对静止状态下的空气压强,从而将球牢牢封在气柱区域内,从而顺利完成投篮。
好了,了解了伯努利原理,再来看我们制作的风火轮。当我们放飞风火轮之后,我们会看到,风火轮在翻滚着前进。当它翻滚时,不断带动翻滚片周围的气流发生旋转运动。根据伯努利原理,翻滚片上方的气流流动速度快,压强小,下方的气流流动速度慢,压强大,形成上下压力差,从而产生一个升力,这就是风火轮飞行的奥秘所在。
其实,伯努利原理的应用非常广泛。我们的陆海空三种交通工具,都利用了伯努利原理,不信你看。
先说汽车。我们都喜欢流线型设计的汽车。殊不知,这正是根据伯努利原理精心设计的。汽车在行驶时,车顶部(上表面)的空气流速大于底部(下表面)的空气流速,因此汽车上方的压强小于下方的压强,产生了一个上下压力差。如此一来,汽车对地面的压力减小,摩擦力也减小,汽车就能跑得更快了。
再说帆船。帆船是一项古老而经典的水上运动项目,它的“燃料”是风,“发动机”就是帆。所以每次观看帆船比赛的时候,小编都会不自觉地在心中喊:“风大点,再大点儿”。因为我觉得帆船就是被风吹着往前跑的。其实不然,帆船顺风行驶并不能获得最快的行驶速度,反倒是逆风行驶更快,这是为什么呢?
当帆船顺风行驶的时候,此时帆船是依靠空气动压力的推动前进的。所谓动压力,就是指流体在流动时对阻挡其前进的物体所产生的一种冲击力。小编所嘁的“风大点,再大点儿”实际上是增加动压力。
有动则有静,还真被你说中了,真有一種静压力。当帆船逆风行驶的时候,依靠的就是空气静压力的推动前进的,而这恰恰利用了伯努利原理。船帆之所以能够产生静压力,是因为船帆被设计成了弧形。船帆两侧的形状不同,根据伯努利原理,空气流动速度越快,压力越小;空气流动速度越慢,压力越大。当气流通过船帆的时候,船帆上弧形面一侧的气流流速快,压强小,而平面一侧的气流流速慢,压强大,这样就产生了一个压强差,推动帆船前进。
最后说飞机。我们都知道,飞机能够飞上天是因为机翼升力。那么,机翼为什么会有升力呢?看看下面的图你就明白了o
飞机的机翼也设计成了流线型,即机翼横截面的形状上下不对称,上方的流线密,流速大;下方的流线疏,流速小。根据伯努利原理,飞机起飞时,机翼上方的压强小,下方的压强大,产生了一个上下的压力差,正是这个压力差将飞机托举起来,也就是我们所说的向上的机翼升力。
除了这些,我们生活中常见的喷雾器、汽油发动机的化油器、足球比赛中的“香蕉球”、乒乓球比赛中的‘‘上旋球”等等,都是合理利用了伯努利原理,这样的例子可以说是不胜枚举。
不过呢,“水能载舟亦能覆舟”,伯努利原理也是一样,它能给我们的生活带来便利,但如果我们疏忽大意的话,它也会给我们带来麻烦甚至是灾难。
历史上曾经发生过“豪克号”撞击“奥林匹克号”的著名海难事故,真正在这场海难中作祟的就是伯努利原理,也就是航海上所称的“船吸”现象。
还有,我们在乘坐火车、地铁或是公交时,都会看到站台上有一条安全线,工作人员会提示乘客站在安全线以内,这就是防止伯努利原理捣乱,给我们带来伤害。
我们知道,当火车、地铁或公交车进站的时候,速度较快,靠近车厢一侧的空气随之被带动而快速流动起来,压强就小;而站台上乘客背后的空气是没有流动的,压强就大。此时如果乘客距离车体太近的话,乘客身体前后产生的压强差就会把乘客推向车体一方,从而造成伤害。