所需材料
●3根竹签;
●薄纸板(宽10厘米,长23厘米);
●橡皮泥;
●剪刀;
●胶带;
●吹风机。
活动步骤
1. 沿薄纸板的长边量10厘米,然后沿纸板的窄边在这个位置做一个折痕。
2. 沿折痕轻轻地把较长的一半折在较短的一半上方,将两半的边缘对齐。不要把折好的两半纸板压实——要让我们的“翅膀”上半部分形成一个弧度。用胶带把两半纸板边缘粘在一起固定好。
3. 沿翅膀侧面边缘量5厘米,然后再沿翅膀宽边量2厘米,如图所示。小心地把竹签从测量好的位置插进纸板。在翅膀上下两面纸板对应的位置做一个小洞,这样竹签就可以顺利地穿过翅膀两面。
4. 在翅膀的另一侧重复以上步骤,这样你的翅膀上就有两根平行穿过翅膀两面的竹签了。使竹签尖头一端朝下插入纸板,从翅膀平坦的底部穿出。
5. 捏两团大小差不多的橡皮泥,然后把它们按在桌子上固定好,橡皮泥之间的间距大概为5厘米。将竹签的尖头一端插入橡皮泥,这样竹签就直立在桌面了,同时翅膀的弧面面对你自己。
6. 把第3根竹签削短到大概10厘米长。然后用胶带把这根短竹签固定在两根直立的竹签顶部,使两根直立竹签保持平行。
7. 现在启动吹风机,对着你做好的翅膀开始吹风。现在发生了什么情况?
问题解决方法:如果你的翅膀没有飞起来,你可以试试把竹签穿过翅膀的洞捅大一点。要确保两根竹签是绝对平行的,否则竹签会与翅膀之间产生摩擦力,从而阻止翅膀顺着竹签向上飞起来。
活动概述
只要人们看到过鸟类如何扇动翅膀飞到空中,就可以了解到翅膀与飞行之间的关系,但是这看似简单的现象,如果要解释其背后的物理原理就相当复杂了。
飞行的关键原理就是一个词——提升。如果要理解“提升”是如何产生的,就必须要理解物理学家丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli)与艾萨克·牛顿(Isaac Newton)的发现。
伯努利原理解释了在某个表面运动的流体如何产生压力。在我们的实验中,当翅膀推动空气的同时,在翅膀表面与气体分子之间就会产生速率(速度)的不同,从而发生旋离。18世纪时,物理学家丹尼尔·伯努利注意到流体速率及其压力之间的联系。如果流体速率发生了变化,那么它推动周围物体的力度强弱也会发生变化。
当空气通过翅膀的时候,由于翅膀的形状和角度不同,其速度也会有所不同,因此通过翅膀底部的空气就会比翅膀上部的空气流动速度要慢一些。当翅膀底部的压力更高时,翅膀就会被向上推起。
把翅膀折好 把竹签插进翅膀
把橡皮泥固定在桌子上,然后把竹签插在橡皮泥上 现在让我们准备迎风飞行吧
活动应用
听起来很简单是吗?还有另一种方法来解释这种作用力。根据牛顿的运动定律,当翅膀迫使流动的空气转向时,就会有一种相同但相对的效果产生“提升”。伯努利原理和牛顿定律描述了类似运动的不同方面。
在设计飞行器翅膀的时候,航空学工程师也会考虑到其他因素。例如翅膀表面的涡流以及附着在弯曲表面的气流现象,这被称为“康达效应”。
也许你听说过,飞行器的翅膀必须底部平整、顶部弯曲成弧形,这样才能为气流制造更长的运动路径。实际上,虽然在飞行和航海中使用这种形状很普遍,但这并不是关键因素。“提升”是通过翅膀的角度在通过流体的时候产生的;它的这种空气动力学形状只是帮助最大化这种效果。