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风筝,我们都非常熟悉,普通的风筝看似简单,其实科技含量很高。请动手做个普通风筝,大小不限,再到广场放飞试试(一定要避开各种电线),然后回答问题:
1.风筝的升力是怎么产生的?
2.对一个普通风筝本身来说,哪些因素会影响它飞行的稳定性?
(此题为2013年“金钥匙”科技竞赛高中个人初赛动手实践题)
参考答案:
⒈因为风筝的平面与风的方向形成一个适度的锐角(专门术语叫迎风角,简称迎角)时,风在风筝上产生一个向后上方的合力,这个合力称为空气动力。空气动力可以被分解为两个力:水平向后的力为阻力,竖直向上的力为升力。在升力的作用下,风筝即可升空;风筝的阻力通过牵线与手的拉力平衡,升力则与风筝的重力平衡,这样风筝就会在空中飘舞。如果迎角为90°,即风向与风筝平面垂直,这时的风只产生阻力,人必须拉紧风筝线,使拉力与阻力平衡,风筝才不会被刮跑。如果迎角为0°,风向与风筝平面平行,风筝受风力影响很小,它会在自身重力作用下飘落。
⒉影响风筝稳定的因素,除了风以外,就一般平板菱形状风筝来说,主要影响因素有:
①风筝尺寸大小的影响。如果风筝尺寸太小,极易受到微小力量波动的影响,风筝容易左右、上下漂移或翻滚;如果尺寸太大,一是不好操作,二是重力增加,较难放飞。
②风筝自身重力的影响。风筝要做得轻巧,使重力小于升力,风筝才能飞升;如果重力大于升力时,风筝就无法升空。
③风筝对称性的影响。风筝左右必须严格对称,如果左右两翼的大小、形状和质量不对称,将因受力不均,无法稳定飞升。
④风筝迎风角大小的影响。迎角大,阻力随着增大,风筝会大幅度左右上下漂移晃动,无法升空;迎角太小,获得的升力也小,如果升力小于风筝重力,风筝将往下掉落。
⑤风筝“两翼尖”和“尾巴”坠飘物的影响(所谓坠飘物,即粘在风筝翼尖和尾巴上的几根长长的纸条或其他质轻、细软的条状物)。如果没有坠飘物,风筝容易翻滚或摇摆;有坠飘物,因坠飘物形成的重力矩可抵消旋转力矩,会使风筝平稳飞升。
⑥风筝迎风面要尽量平滑,出风口最好有软边,使空气能平滑、稳定流过,减少气流波动,影响风筝稳定。
1.风筝的升力是怎么产生的?
2.对一个普通风筝本身来说,哪些因素会影响它飞行的稳定性?
(此题为2013年“金钥匙”科技竞赛高中个人初赛动手实践题)
参考答案:
⒈因为风筝的平面与风的方向形成一个适度的锐角(专门术语叫迎风角,简称迎角)时,风在风筝上产生一个向后上方的合力,这个合力称为空气动力。空气动力可以被分解为两个力:水平向后的力为阻力,竖直向上的力为升力。在升力的作用下,风筝即可升空;风筝的阻力通过牵线与手的拉力平衡,升力则与风筝的重力平衡,这样风筝就会在空中飘舞。如果迎角为90°,即风向与风筝平面垂直,这时的风只产生阻力,人必须拉紧风筝线,使拉力与阻力平衡,风筝才不会被刮跑。如果迎角为0°,风向与风筝平面平行,风筝受风力影响很小,它会在自身重力作用下飘落。
⒉影响风筝稳定的因素,除了风以外,就一般平板菱形状风筝来说,主要影响因素有:
①风筝尺寸大小的影响。如果风筝尺寸太小,极易受到微小力量波动的影响,风筝容易左右、上下漂移或翻滚;如果尺寸太大,一是不好操作,二是重力增加,较难放飞。
②风筝自身重力的影响。风筝要做得轻巧,使重力小于升力,风筝才能飞升;如果重力大于升力时,风筝就无法升空。
③风筝对称性的影响。风筝左右必须严格对称,如果左右两翼的大小、形状和质量不对称,将因受力不均,无法稳定飞升。
④风筝迎风角大小的影响。迎角大,阻力随着增大,风筝会大幅度左右上下漂移晃动,无法升空;迎角太小,获得的升力也小,如果升力小于风筝重力,风筝将往下掉落。
⑤风筝“两翼尖”和“尾巴”坠飘物的影响(所谓坠飘物,即粘在风筝翼尖和尾巴上的几根长长的纸条或其他质轻、细软的条状物)。如果没有坠飘物,风筝容易翻滚或摇摆;有坠飘物,因坠飘物形成的重力矩可抵消旋转力矩,会使风筝平稳飞升。
⑥风筝迎风面要尽量平滑,出风口最好有软边,使空气能平滑、稳定流过,减少气流波动,影响风筝稳定。