科学项目
风洞实验
瑞士科学家丹尼尔·伯努利通常被认为是流体力学,并在18年建立了压力与流体流量之间的数学关系th世纪。液体和气体都考虑在内液体,以及伯努利原理用数学解释了物体为什么会飞。流体流动得越快,压力就越小。飞行物体(和动物)相对于它们的大小移动得非常快。翅膀,叫翼型在工程师设计时,通常顶部是圆形的,底部是扁平的,这样机翼顶部的压力比底部的压力小,从而产生电梯.升力是一种垂直于流体流动方向的力——当空气流向一个物体时,升力是向上的,与重力相反。
飞机、汽车、自行车和许多其他物体都被用于风洞测试空气动力学或者物体如何以多种速度在空气中移动。对于自行车和汽车,我们希望它们能被推到地面更低的地方(没有升力),而对于飞机,我们希望它们能产生升力,这样它们就能在天空中飞行。风洞可以是整个建筑物,使用强大的风扇来测试真人大小的物体,也可以是小型模型,就像你今天要建造和测试的那样。
材料
- 两张纸
- 纸板盒
- 盒刀
- 透明的塑料
- 清洁空气过滤器
- 布基胶带
- 风扇
- 胶水
- 数字范围
- 几种不同形状的轻型飞机模型(泡沫效果很好)
- 字符串
过程
- 找一个两端都打开的大硬纸板箱。
- 在盒子的一边,让一个成年人剪出一个观景窗口。
- 用胶带把透明塑料布贴在观景窗上。一定要拉紧。
- 将风扇朝内放置在盒子的一端。
- 用管道胶带将空气过滤器粘在风扇前面,距离约为盒子的三分之一。这个过滤器可以使气流均匀。
- 在盒子的中心放置一个刻度,这样数字读数正对着观察窗口。
- 将一小块巴尔杉木粘在秤上,以抬高飞机;这将允许气流上方和下方的翼型。
- 如果你认为飞机足够轻,可以飞出秤,把一根绳子粘在机头上,粘在过滤器上。你也可以用粘合剂把平面粘在木块上。
- 将飞机放在秤上,机头对着风扇,收集升力数据。
- 打开风扇前,先记录飞机的重量,单位为克。
- 打开风扇,让它运行一会儿,然后再次记录飞机的重量。会发生什么呢?
- 重复不同的风扇转速和不同的飞机型号。记录你的数据。
结果
当飞机上升时,秤上的重量会变轻。飞机将在更快的风扇速度下获得更大的升力。
为什么?
秤上原来的读数、重量,是由于地心引力的作用。当风从机翼上方和下方吹过并产生升力时,飞机看起来更轻了。升力与向下的重力方向相反,所以飞机对天平施加的压力较小。物体的形状是决定物体承受多大升力的因素之一。这就是为什么飞机和鸟的翅膀形状相似。
空气在机翼上方和下方流动。由于机翼的形状,顶部的压力小于底部的压力,从而产生升力。
物体的形状也可以把它们推向地面,而不是把它们举起来,就像汽车上的机翼(也被称为扰流板)。空气在汽车和机翼上流动的方式迫使空气在汽车上流动,增加向下的额外压力(因此力)。赛车用它来进行急转弯而不会翻车或打滑。
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