一架满载乘客的飞机进入跑道滑行,速度和动能越来越大,然后慢慢地从地面抬头,腾跃入空中,飞向目的地。是什么力量让飞机在空中平稳地运行呢?是重力、阻力、推力、升力这四大力。人类通过万妙的设计,使这些力量共同作用,让飞机平稳地飞行。
阻力
阻力是影响飞机飞行的一个关键力量。飞机向前飞行时,它周围的气流会产生一种阻碍它向前飞行的力,那就是阻力。
我们知道,滑雪者在滑雪时通常会弓着身子,一方面是为了能更好地保持平衡,另一方面也是为了能减少受到的空气阻力。飞机也是如此。飞机的形状、速度和空气的黏性等许多因素都会影响飞机受到的阻力大小。一旦飞机的速度足够快,小小的起落架如果不收回,它受到的空气阻力就足以把它扯断。很恐怖吧!
亲自尝试:如何亲自感受阻力的存在?请试试迎风骑自行车。你将发现你不得不加大力气踩踏板,才能让车在风中移动。这就是风的阻力作用在你身上的结果。
升力
升力是飞机能否腾空的另一个关键力量。对于飞机来说,机翼的结构是飞行的关键。事实上,机翼的形状是飞机能否升空和开展离地后运动最核心的部分。带有向上迎角的上凸机翼在空气中移动时,机翼表面的压力会产生变化。机翼底部的压力会慢慢变大,而顶部压力慢慢变小,这个压力差逐渐产生向上的升力,最终使得飞机克服重力,一飞冲天。
亲自尝试:做几个不同形状的机翼,利用风洞进行升力测试,看看什么形状的机翼最容易升起来。
推力
推力是推动飞机向前运动的力。推力是必要的力,因为它是让飞机克服阻力向前飞行的幕后推手。
对大多数飞机来说,推力由飞机的发动机产生。推力推动飞机向前,它使机翼与空气产生了相对运动,这为机翼产生升力创造了条件,但推力本身不会使飞机升空——这同很多人认为推力使飞机升空的想法可能不同。
亲自尝试:下一次你吹气球时,可以感受一下推力的存在。气球吹好后,不要给气球打结。放开气球,让它飞走。随着空气从气球中放出,气球会在你房间里四处乱飞,这就是推力在起作用。
重力
重力是飞机飞行时所受的四大力之一。重力指物体受到的地球引力,这个力会把物体“拉”回到地球。比如在起飞前,飞机能安静地停留在地面上,就是由于受到重力的缘故。
由于飞机的密度比空气的大,因此在没有受到其他外力的情况下,飞机不会自动飘到空中。要想让飞机飞起来,必须给飞机一个向上的升力来克服它受到的重力,不然它只能留在地面上。
亲自尝试:你可以亲自尝试并感受一下重力的作用。你跳绳或在空中跳跃时会发生什么你会回到地面。这就是重力作用在你身上的结果。