书城短篇清水心得
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第181章 飞行原理--动量流

飞行原理——动量流

无论用哪种方式解释飞机飞行的原理,无论从那种角度解释飞机飞行,只要让学习的人理解就行了。条条大路通罗马,而我往往喜欢最简单,最直接的那条路。

飞行的本质始终不会改变,总有一种理解更容易让人去接受。

在初中,在高中老师都讲过飞机机翼的作用,以及讲过机翼怎么产生的上下压力差。但是从高中我改变了对机翼的理解,在我的眼里可以机翼可以不存在,但是它确实对调节气流起了重要作用。

一颗石子可以飞,抛掷的硬币也可以看做在飞,任何物体在空中的过程都可以认为是在飞,这些飞的东西都没有机翼却在飞,那么它们之所以能飞就和机翼没了关系。

当我想起飞出子弹的模型的时候(这是高中经常遇到的一种题的经典情形),在卷子上,这颗子弹上面除了标示了飞行的方向,同时也会标示它的一个物理量——mv。

飞行的子弹也就只有速度和质量两个最基本物理概念了。

于是物体之所以能够飞行是因为具有动量。

我喜欢形象的理解,想无论是波音还是直升飞机还是喷气飞机,都会联想到大量的气流分子与机身碰撞的情形。发动机就是一个动量源,大量的气体分子经过发动机的加速后具有动量,而这些动量反向和飞机运动方向是反向的。机翼的作用就是调节气体分体的运动方向,使飞机运行平稳,其他也没有什么作用。如果进行动量合成,上下水平的动量都会守恒。

从前我看过很多人对压力差解释飞机飞行的原理有很多的争议,而我想,这也没什么矛盾,只要一种解释能够把道理解释的通就行,所以我找到了压力与动量的关系,既然有关系,那么同根相连,也就说得通了。

气压p=F/S,F=ma,F=mv/t,气压p=mv/st。

看最后推导出的式子,它不仅仅表示了动量与气压的关系,还表示了气压微观形成原理,即气压是分子碰撞产生的,另外与s和t有着明显的关系。S是接触面积,t是接触时间。

在石头飞行的时候,它的动量从一开始就是固定的了,如果想要继续飞行就要不断的给予石头一个动量,而飞机发动机上的给以动量是连续不断的,所以形成了动量流,飞机才能不断与气体分子碰撞而稳定地飞行。

其实用动量流能够解释的不仅仅是飞行,只要是在流动液体中的运动就行,比如说液体。只不过液体相对于气体过于黏稠罢了。水下潜艇还是不断的向后流水才能前进,水流能够让我们更容易看清气体分子是怎么运动的。物质越黏稠,运动的极限速度就越小,所以潜艇绝对赶不上飞机快。

研究观察生物的飞行更加有趣,振翅型动物或昆虫。

有一次一只小飞虫在我的本子上空旋转了三四圈,半径只有巴掌那么大但是速度极快,快到看不清轨迹一样,也有一眨眼飞走不见的,速度疾快。

昆虫的飞行远比机械式的飞行灵活的多。

鸟类以及昆虫的飞行均是靠翅膀的煽动向后产生一个反冲动量,由于是肌肉的控制,翅膀的灵活性相当高。

但是鸟类和昆虫的飞行中的动量产生的过程有那么一点点差别。飞机的机翼是死的,虫类的翅膀是活的。有了灵活的翅膀,飞虫就不会浪费自身的能源,对于动量源产生的动量也不会太多浪费。按照理解,上下煽动的翅膀并不是水平的,存在一个夹角x,这就造成发出动量流的表面积不同,那么翅膀上下就产生了动量差,用气压差原理即翅膀上下气压差P=mv/(s-scosxt),用动量解释就是F=(mv-mvcosx)/t,飞行的物体在空中会有两个运动方向,前和上或后下,而前进的动力也只能用产生的动量水平分量来解释。至于垂直方向,用动量最易解释,也是最直观的。

当然,每个人所见解的可能会不一样,这只是我自己脑海里最简单的理解。