風(fēng)箏的空氣動(dòng)力學(xué)原理是什么
風(fēng)箏大家都很熟悉，但是有很多人都不知道風(fēng)箏的一些科學(xué)原理。下面是百分網(wǎng)小編為你精心推薦的風(fēng)箏空氣動(dòng)力學(xué)原理，希望對(duì)您有所幫助。
風(fēng)箏的空氣動(dòng)力學(xué)原理
風(fēng)箏是中國(guó)古代發(fā)明的與竹蜻蜓一樣聞名于世界的最古老的“飛行器”。風(fēng)箏的飛行與原理與現(xiàn)代的固定翼飛機(jī)基本相同，均是依靠自身的升力面產(chǎn)生升力，克服重力，實(shí)現(xiàn)飛行。
在放飛風(fēng)箏的時(shí)候，需要高舉風(fēng)箏，逆風(fēng)進(jìn)行助跑，然后放飛，這是因?yàn)轱L(fēng)箏與飛機(jī)一樣，都需要一個(gè)最小起飛速度(風(fēng)箏與風(fēng)速之間的相對(duì)速度)，高于這個(gè)速度，風(fēng)箏所獲得的升力才足夠大，才能有足夠的克服自身重力的升力。根據(jù)升力產(chǎn)生的原理，在低速狀態(tài)下，速度越高，升力面面積越大，所產(chǎn)生的升力越大，但同樣也會(huì)帶來(lái)阻力升高的后果。固定翼飛機(jī)主要依靠發(fā)動(dòng)里產(chǎn)生的推力(拉力)來(lái)克服阻力，而風(fēng)箏則依靠人力來(lái)拉動(dòng)風(fēng)箏線克服空氣阻力。
有經(jīng)驗(yàn)的人放風(fēng)箏的時(shí)候，在風(fēng)箏飛行過(guò)程中，會(huì)抖動(dòng)手中的風(fēng)箏線，不斷的拉扯風(fēng)箏，使其前后擺動(dòng)。這實(shí)際上是在迫使風(fēng)箏在做有規(guī)律的非定常俯仰運(yùn)動(dòng)，從而使得風(fēng)箏獲得非定常的升力。由于風(fēng)箏在飛行中迎角(風(fēng)箏縱軸線與風(fēng)向之間的角度)較大，存在于風(fēng)箏上表面的渦既不穩(wěn)定，很容易發(fā)生分離或脫落，如果迫使風(fēng)箏作俯仰運(yùn)動(dòng)，將使得渦穩(wěn)定的存在或推遲渦的脫落，從而獲得更大的升力。這樣，采用這種方法會(huì)使得風(fēng)箏越飛越高。
一般風(fēng)箏的尾部都會(huì)加配重，這是為了平衡升力中心與重心之間的位置，防止因?yàn)轱L(fēng)箏迎角過(guò)大，發(fā)生過(guò)失速現(xiàn)象或發(fā)生翻滾。
風(fēng)箏的原理
1、風(fēng)箏飛升的“墜重”(墜飄)平衡原理
采用“墜重”平衡的風(fēng)箏，一般為平板式的，討論“墜重”平衡這一原理，根據(jù)力學(xué)中物體受力的平衡原理，由圖3可知，力F1、F2是忽左忽右的風(fēng)流形成的，故F1≠F2，從而給風(fēng)箏形成了旋轉(zhuǎn)的力矩;力F3是人為加上的“墜重”力，且此力通過(guò)風(fēng)箏中心，從而給風(fēng)箏形成了較大的重力矩，該力矩是反抗風(fēng)箏旋轉(zhuǎn)力矩的，只要重力矩≥旋轉(zhuǎn)力矩，風(fēng)箏就可達(dá)到飛升的`平衡，F(xiàn)3的大小起決于風(fēng)箏尾巴的長(zhǎng)短、寬窄及材料，且應(yīng)隨著風(fēng)的大小而適當(dāng)改變其中某一因素。
2、風(fēng)箏飛升的“橫桿”平衡原理
采用“橫桿”平衡原理的風(fēng)箏，一般為平板串式風(fēng)箏，當(dāng)然，單個(gè)平板串子亦可放飛，其原理與串式的相同。下面，我們以單個(gè)串子為例，討論“橫桿”平衡這一原理，根據(jù)力學(xué)中物體力的平衡原理，
風(fēng)箏運(yùn)動(dòng)原理
操作原理
眾所周知，風(fēng)箏上天有兩個(gè)必要的條件：
(1)風(fēng)箏要在有風(fēng)的天氣下，風(fēng)箏才能放飛，但是盤(pán)鷹風(fēng)箏除外。
(2)風(fēng)箏都
放風(fēng)箏
放風(fēng)箏
需要有提線的牽引，“斷線的風(fēng)箏”在短暫的飄遠(yuǎn)之后必定會(huì)掉下來(lái)。
揚(yáng)力作用
揚(yáng)力的產(chǎn)生：風(fēng)箏在空中受風(fēng)，空氣會(huì)分成上下流層。通過(guò)風(fēng)箏下層的空氣受風(fēng)箏面的阻塞，空氣的流速減低，氣壓升高;上層的空氣流通舒暢，流速增強(qiáng)，致使氣壓減低;揚(yáng)力即是由這種氣壓之差而產(chǎn)生的，這正是風(fēng)箏能夠上升的原因。
以上可知，揚(yáng)力的產(chǎn)生有2個(gè)要素：(1)風(fēng)力;(2)牽引力;這就解釋了開(kāi)頭提出的問(wèn)題。在風(fēng)力、牽引力和由此產(chǎn)生的揚(yáng)力三個(gè)力的作用下，風(fēng)箏在空中基本上是達(dá)到受力平衡的。
風(fēng)箏在空中的受力：風(fēng)力的方向基本上是水平方向，而風(fēng)箏受風(fēng)的角度和上揚(yáng)力的大小，可以由提線方便地控制。幾次練習(xí)后放風(fēng)箏者會(huì)很快掌握控制風(fēng)箏的技巧：放風(fēng)箏的時(shí)候，一般是一抽一放。
抽的時(shí)候，因?yàn)轱L(fēng)箏提線一般放在風(fēng)箏面靠上的位置，加大牽引力可以控制風(fēng)箏角度變小，上揚(yáng)力增加，風(fēng)箏穩(wěn)步上升;放的時(shí)候，即平衡的風(fēng)箏牽引力變小，在風(fēng)力和揚(yáng)力的合力作用下，風(fēng)箏會(huì)飛高飛遠(yuǎn)，但是必須很快又抽，以再次保持風(fēng)箏的角度穩(wěn)定。
風(fēng)力正盛的時(shí)候可以多放線，當(dāng)風(fēng)力稍有下降，就收一些線。
放風(fēng)箏的好處
春天放風(fēng)箏，對(duì)人的身體健康是非常有益處的。傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為，放風(fēng)箏者沐浴和煦的陽(yáng)光和春風(fēng)，有“疏泄內(nèi)熱，增強(qiáng)體質(zhì)之益。”史書(shū)《續(xù)博物志》也有“放風(fēng)箏，張口仰視，可以泄熱”之說(shuō)。現(xiàn)代保健醫(yī)學(xué)的研究也表明，在明媚的春光里踏青放風(fēng)箏，可以舒展筋骨，讓身體隨著放飛的風(fēng)箏而不停地移動(dòng)，從而活動(dòng)四肢百骸;同時(shí)，由于盡情呼吸著新鮮空氣，吐故納新，能促進(jìn)人體的新陳代謝，改善血液循環(huán)狀態(tài)，從而獲得消除冬日氣積郁、祛病健身之功效。此外，放風(fēng)箏時(shí)，雙眼面對(duì)藍(lán)天，飛行的風(fēng)箏千姿百態(tài)，可以消除眼肌疲勞，調(diào)節(jié)和改善視力，預(yù)防近視和弱視。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有些醫(yī)院和療養(yǎng)院采用“風(fēng)箏療法”治療精神抑郁、神經(jīng)衰弱、小兒智力不全等癥，也收到了神奇的療效。
放風(fēng)箏也是一項(xiàng)健腦運(yùn)動(dòng)，需要全身心地投入。僅僅處理好放風(fēng)箏和風(fēng)向風(fēng)速的關(guān)系，就得讓放飛者動(dòng)一番腦筋：風(fēng)箏飛起來(lái)的必要條件是地面有風(fēng)，但風(fēng)速過(guò)大也不好放飛，因?yàn)檫@時(shí)空氣水平方向力量過(guò)大，風(fēng)箏不易“抬”上來(lái)，也很難控制;放風(fēng)箏最怕的是風(fēng)向不定，因?yàn)榇藭r(shí)風(fēng)箏最容易“栽”下來(lái)。古人認(rèn)為放風(fēng)箏的較高境界是：放時(shí)相牽，一線相連，未放之時(shí)，放飛后如同進(jìn)了賽馬場(chǎng)，要精神抖擻，把線看作韁繩緊拉，如同馴馬一般，然后望天入靜，隨飄移而前后奔走。
放風(fēng)箏能使人情緒開(kāi)朗、心境愉悅。放飛時(shí)，大腦高度集中，無(wú)疑會(huì)消除人的內(nèi)心雜念;放飛者極目藍(lán)天，其心胸也會(huì)感到開(kāi)闊;此外，春季草長(zhǎng)鶯飛，觸目皆景，放飛風(fēng)箏，是一次人與自然的美好對(duì)話。
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