我们可以试着做个实验,抛一张纸、抛一个纸团、再抛一架纸飞机,观察三者在空中的表现。结果纸张无规则的飘落在地上,纸团成抛物线落地,而纸飞机却可以做到在空中滑翔,为什么同样是纸,只有纸飞机可以“飞”呢?
纸飞机和真正的滑翔机飞行原理相同,它们都由4种基础力控制,分别是:重力、升力、推力和阻力。我们可以把这四种力想象成四个人两两一组拔河,而飞机在它们之间。
重力和升力
它们是一对反作用力,重力在绳子的下方,负责将飞机拉向地面;而升力与之相反,它施加则是向上的拉力。当飞机飞行时,机翼的前边缘高于后边缘,导致空气流过机翼上部时加速;流过机翼下部的空气受机翼底部挤压而缓速,由此产生了升力。
当空气加速时,压力减少,而空气减速时,压力增加。因此机翼顶部加速流过的空气产生了轻微向上拉机翼的压力。与此同时,机翼下方的气流产生了向上推机翼的压力。飞机沿直线水平飞行时,重力和升力是相等的,如果升力比重力大飞机就加速上升,如果重力更大,飞机就加速降落。
阻力和推力
升力和重力沿上下方向作用于飞机,推力和阻力沿前后方向作用于飞机。我们先来看看阻力,当飞机沿水平方向飞行时,阻力向后拉飞机,让飞机减速。这里的阻力主要是空气阻力,空气看似无形,其实是有重量的。当飞机飞行时,空气对飞机产生阻力。另一种阻力是升力:升力不是垂直向上的,而是向上且略微向后方牵引。这种向后的升力构成了阻力的一部分。
推力向前拉或推飞机,真正的飞机通过推进器或喷气式引擎获得推力。而纸飞机则是依靠手臂的投掷获得推力,然后受到重力作用。纸飞机通过投掷获得初始速度,然后在引力的作用下向下飞行,像滑下一座山的车一样。
当你从高处投出一架纸飞机时,这架纸飞机以一个角度下降,使重力与阻力平衡,因而不会减速。一架普通的纸飞机的阻力大约是其重力的1/5,纸飞机必须与水平面呈向下的11°夹角才能使重力与阻力抵消。
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