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流体力学(Fluid)的阿基米德定律,你知道吗?

更新时间:2024-04-13 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

流体是力学的一个分支,是研究流体(包括气体、液体和等离子体)现象和相关机械行为的科学。1jw物理好资源网(原物理ok网)

浮力产生的原因1jw物理好资源网(原物理ok网)

流体力学根据研究对象的运动方式分为流体静力学和流体动力学。 流体力学按其应用范围分为空气动力学和水力学。1jw物理好资源网(原物理ok网)

流体力学必须满足以下条件:质量守恒、能量守恒、动量守恒和连续介质假设(对于空气动力学非常重要)。1jw物理好资源网(原物理ok网)

1. 浮力1jw物理好资源网(原物理ok网)

流体力学的研究至少可以追溯到古希腊时代,当时阿基米德研究流体静力学和浮力。 他在《论浮体》一书中提出了阿基米德定律。 本书被认为是第一本专注于流体力学的著作。1jw物理好资源网(原物理ok网)

01.阿基米德浮力原理1jw物理好资源网(原物理ok网)

古希腊城邦锡拉丘兹的海伦二世国王让一位工匠制作了一顶纯金王冠。 为了验证是否是纯金,他请阿基米德测试。1jw物理好资源网(原物理ok网)

阿基米德在洗澡时看到浴缸里的水溢出,得到了灵感。 他把王冠和等重的纯金放在两个盆里。 他发现皇冠盆里溢出的水比另一个盆里的水多,这证明皇冠的体积比同重量的纯金大,即密度不同,这揭示了皇冠上混有其他物质(银)。1jw物理好资源网(原物理ok网)

浮力产生的原因1jw物理好资源网(原物理ok网)

后来,阿基米德发表了著名的《论浮体》,根据漂浮在水中的各种固体的比重变化来确定其位置,并阐述和总结了后来举世闻名的阿基米德浮力原理。1jw物理好资源网(原物理ok网)

阿基米德发现的浮力原理奠定了流体静力学的基础,使人们对物体的下沉和漂浮有了科学的认识。1jw物理好资源网(原物理ok网)

阿基米德定律公式:F浮力=G排开液体(物体在液体中获得的浮力=物体排开液体的重量)。1jw物理好资源网(原物理ok网)

02.浮力原理1jw物理好资源网(原物理ok网)

地球上的浮力来自重力。 没有重力,就不会有浮力。 浮力是重力的另一种形式。 使浸入液体中的物体垂直向上提升的力称为浮力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

产生浮力的原因:液体受重力影响,在不同深度有不同的压力。 由于浸没在液体中的物体上下表面之间的压力差而产生浮力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

产生浮力的主要因素: 1.物体浸没在液体中的体积; 2.液体的密度。 3. 当重力=浮力时,物体漂浮在液体上。 例如,船和水都受到向下的力,但由于密度和结构,水将船挤压到上面。1jw物理好资源网(原物理ok网)

03.浮力的应用1jw物理好资源网(原物理ok网)

1、木头浮在水面上是因为木头的密度小于水的密度。1jw物理好资源网(原物理ok网)

2、由于钢制船的船体是中空的,所以排开的水体积增大,受到的浮力增大。 此时船受到的浮力与自身重力相等,因此可以浮在水面上。 船舶的浮力通常用排水量(满载时排开的水的质量)来表示,即排水量=船舶本身的质量+满载时货物的质量。1jw物理好资源网(原物理ok网)

3、潜入水中的潜艇无论潜多深,排开的水量都保持不变,因此潜艇所受到的浮力也保持不变。 潜艇的漂浮和下沉依靠压缩空气来调节水箱中的水量。 来控制自身的重力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

4. 在热气球中,气球内的空气被燃烧器加热,导致气球内的空气体积膨胀,密度低于气球外的空气,从而产生升空的浮力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

5、死海每100公斤海水中含有20公斤以上的盐。 死海水的密度大于人体的密度,因此人体所受的浮力大于或等于人体所受的重力。 因此,人可以轻松地漂浮在海上。1jw物理好资源网(原物理ok网)

6.煮饺子。 当饺子刚放入水中时,由于饺子受到的浮力小于重力,所以饺子会沉入水中。 当饺子快熟的时候,饺子内的空气膨胀,体积增大,浮力也增大。 饺子刚刚出炉。1jw物理好资源网(原物理ok网)

2. 电梯1jw物理好资源网(原物理ok网)

牛顿的万有引力告诉我们,地球上的任何东西都会在重力的作用下落到地面上。 船可以通过扩大排水量来克服重力并漂浮在水面上,但是物体如何获得浮力并升到空中呢?1jw物理好资源网(原物理ok网)

想要在空中飞翔,唯一的办法就是利用空气。 幸运的是,地球大气层的密度足以承担这项任务。1jw物理好资源网(原物理ok网)

最简单的办法就是让飞机比空气轻,依靠空气的浮力将其托起。 热气球和氦飞艇就是这种类型的飞机。 它们可以一动不动地漂浮在空中,但这不是飞行。1jw物理好资源网(原物理ok网)

三国时期,诸葛亮被司马懿困于四川平阳。 诸葛亮测量了风向,绑上写有求救信息的纸灯笼,放在空中报告自己获救了。 这就是孔明灯的由来,也是人类最早利用热空气产生浮力,使其比空气重的技术。 物体被提升到空中的示例。1jw物理好资源网(原物理ok网)

直到1903年12月17日,美国莱特兄弟才首次飞行了完全受控的自动力飞机,这种飞机比空气重,可以留在空中而不着陆。 这是世界上第一架真正的飞机。 人类宣告战胜了上帝的意志,可以像鸟儿一样在蔚蓝的天空中自由飞翔。1jw物理好资源网(原物理ok网)

01.飞机靠什么飞上天?1jw物理好资源网(原物理ok网)

鸟类和昆虫通过拍动翅膀将空气向下推来获得升力。 飞行时,机翼上表面的气压低于下表面的气压。1jw物理好资源网(原物理ok网)

风筝产生升力的原理本质上与飞机相似。 风筝本身有重量,会掉到地上。 它之所以能在空中漂浮、飞行浮力产生的原因,是因为它受到空气的力量向上的支撑。 这种力称为升力。 绳索的张力使其相对于空气移动,从而获得向上的升力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

直升机通过旋翼向下推动空气来获得升力。 升力作用在旋翼的叶片上,类似于固定翼飞机的机翼。1jw物理好资源网(原物理ok网)

飞机通过使其机翼以前进速度与空气相互作用来获得升力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

02.什么是升力?1jw物理好资源网(原物理ok网)

升力(lift),当流体流过物体表面时,会在其上产生表面力,这个力垂直于流体流动方向的分力就是升力,相反就是阻力与流体的流动方向平行。1jw物理好资源网(原物理ok网)

如果流体是空气,它产生的升力称为空气动力。 如果飞机想要起飞浮力产生的原因,它必须能够产生克服自身重力的升力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

升力取决于相互关联的因素,例如空气的密度、速度的平方、空气的粘度和空气的可压缩性。1jw物理好资源网(原物理ok网)

升力取决于机翼的大小,大致与机翼面积成正比。 对于具有特定迎角的机翼,在特定流动条件下产生的升力系数(公式如下):1jw物理好资源网(原物理ok网)

浮力产生的原因1jw物理好资源网(原物理ok网)

空气动力学是航空理论最重要的部分之一,升力是空气动力学的核心部分之一。 因为涉及的内容太多,而且还没有任何理论能够完整解释升力这个物理现象,所以只能留到后面再讨论。 一步步解释。1jw物理好资源网(原物理ok网)

03.飞机如何获得升力?1jw物理好资源网(原物理ok网)

上一篇文章解释了飞机的机翼。 如果了解了飞机机翼的各种机翼轮廓,就可以了解升力与机翼之间的关系。1jw物理好资源网(原物理ok网)

飞机的升力主要来自机翼上下表面速度差引起的气压差,但机翼上下表面速度差产生原因的解释比较复杂。 一般的解释是:升力的原理是机翼周围圆周体积(附生涡)的存在,导致机翼上下表面的流速不同,因此压力也不同,产生一个力垂直于相对气流。 这种力称为升力。1jw物理好资源网(原物理ok网)

浮力产生的原因1jw物理好资源网(原物理ok网)

我学过太多关于升力的理论,解释也各不相同。 我个人的理解是:机翼产生的升力主要依靠上表面的吸力,而不是下表面的正压力。 一般情况下,机翼上表面形成的吸力约占总升力的60-80%,下表面正压形成的升力仅占总升力的20-40%左右。 因此,不能认为飞机被悬在空中主要是空气从机翼下方冲击机翼的结果。1jw物理好资源网(原物理ok网)

浮力产生的原因1jw物理好资源网(原物理ok网)

飞机升力的产生离不开机翼,但升力的实际产生却非常复杂。 它与飞机的整体气动外形、飞机的姿态以及飞机附近的气流有关。1jw物理好资源网(原物理ok网)

例如歼20的设计就是一个成功的例外。1jw物理好资源网(原物理ok网)

2019年9月29日,我在河北沧州机场近距离参观了歼20。 北航毕业的机械博士给我解释:歼20采用升力体机身、鸭翼、侧条带、涡流控制技术。 机翼、后机身缝翼、弧形双腹鳍和弧形全动双垂直尾翼的一体化非传统气动布局。1jw物理好资源网(原物理ok网)

浮力产生的原因1jw物理好资源网(原物理ok网)

看完后感觉:歼20的鸭式布局离机翼较远,中间有边条过渡。 它不仅可以利用不同气动表面产生的多涡干涉来改善飞机的升力和阻力特性,而且可以有效增加鸭翼与飞机之间的距离。 重心距离提高了控制效率。1jw物理好资源网(原物理ok网)

可以说,歼20是机身和机翼同时产生升力的飞机。 特殊的气动布局设计让我看到我国的航空工业已经开始突飞猛进,追赶世界一流水平。 看着歼20巨大的机身和矢量尾喷,就连董鑫也流下了激动的泪水。1jw物理好资源网(原物理ok网)

3. 庄氏的空气动力学哲学1jw物理好资源网(原物理ok网)

2336年前的夏天,子秀刚满36岁,他坐在宋代菏泽东明县庄寨村西头的老槐树下,看着河里的鱼儿和盘旋的鹰。天空。 他想知道为什么老鹰能在天上飞而不会掉下来,于是他的心也飞向了蓝天。1jw物理好资源网(原物理ok网)

于是,《北明有鱼》的热门文章草稿便油然而生。 这就产生了后来的美文【庄子. 逍遥游】1jw物理好资源网(原物理ok网)

01.北明鱼空气动力学的哲学思考1jw物理好资源网(原物理ok网)

《北冥鱼》讲述了大鹏、小、雪九的哲学故事,但也蕴含着关于空气动力学的哲学思考。1jw物理好资源网(原物理ok网)

庄子曰:北明有鱼,其名鲲。 坤之大,不知有多少万里。 它变成了一只鸟,它的名字叫鹏。 庄子认为老鹰还太小,只好造一个巨大的飞行物,让它飞得更高更远。 他给这架飞行器起了个名字叫“鹏”。 这大概就是彭的由来。1jw物理好资源网(原物理ok网)

文中写道:鹏行南明,水击三千里,上涌九万里,休六个月。 关键字是tuan,就是依靠的意思。 鹏之所以能够飞行九万英里、六个月,是因为它依靠风——空气与机翼相互作用的升力,以及上升气流的力量来飞行。 庄子非常明确地指出,利用空气是人类飞向天空的唯一途径。1jw物理好资源网(原物理ok网)

庄子曰:气浮水不稠,则不能载大船。 我们这里所说的是浮力原理的前提:F浮力=G来排开流体。 只有大江大海才能容纳大型船舶的排水量。1jw物理好资源网(原物理ok网)

庄子接着说:如果风的积累不厚,那么它的大翅膀就无法承载它。 这就是说,水如此,风亦如此。 如果风(气流)不够强,风筝可能无法飞翔。 尤其是这么大的一只大鹏,怎么能飞呢?1jw物理好资源网(原物理ok网)

庄子也说:故九万里,风吹而下,则为沛风。 大鹏的翅膀需要九万里的风才能飞翔。 关键词是“pei”,也有“依赖”的意思。 追随潮流,必须依靠风的能量。 大鹏依靠风,展翅飞向蓝天。 风在下,这清楚地告诉人们,要想飞翔,必须依靠风,即翅膀与空气的相互作用。1jw物理好资源网(原物理ok网)

这是中国最早的空气动力学哲学思想。 哲学是思想的钥匙。 只有掌握了这个关键,我们才能发展科学。1jw物理好资源网(原物理ok网)

02.庄子哲学的启示1jw物理好资源网(原物理ok网)

庄子和老子都是道家思想的代表。 庄子的思想继承了老子的道、自然、无为等思想。1jw物理好资源网(原物理ok网)

但老庄之间还是有区别的。 庄子抛弃了老子思想中马基雅维利主义的一面。 章太炎道:他的功力看似与老子一样,但他的内心却与老子完全不同……他不想让老子的威力功力玷污自己。1jw物理好资源网(原物理ok网)

如果历代不是以儒家为中心,而庄子的哲学能够在官场和市井中得到包容,自然科学也许会在中国得到很大的发展。1jw物理好资源网(原物理ok网)

03.我不会尝试我的旧技能。1jw物理好资源网(原物理ok网)

紫云,我不会尝试,这是老技艺了。1jw物理好资源网(原物理ok网)

因为我目前正在上英语网课,个人理解有限,所以写的文章都是复习时随便拿的。 有没有废话? 坏方法? 我愿意被鞭打、被教训,但我保证。1jw物理好资源网(原物理ok网)

希望询问并...1jw物理好资源网(原物理ok网)

(谢谢阅读)1jw物理好资源网(原物理ok网)

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