风筝的力学原理及其制作1

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1、风筝的力学原理及其制作……………………………………………1二、扁担的作用及其力学原理……………………………………………5三、对“弯道问题”的思考………………………………………………6四、运动场上的物理学……………………………………………………8五、自行车载重或气不足时骑着比较费力………………………………10声学篇一、人体物理………………………………………………………………12二、次声波及其应用………………………………………………………13三、噪声的防治与利用……………………………………………………16四、物理肥料………………………………………………………………

2、20热学篇一、水的反膨胀与墙根的损坏……………………………………………24二、冬季生活中的物理知识………………………………………………25三、云形成的热学过程……………………………………………………28四、五彩缤纷的物理现象…………………………………………………31电磁学篇一、家用电器中的物理知识………………………………………………38二、关于电能表的几个问题………………………………………………44三、空调器的输出功率……………………………………………………47四、间歇性家用电器的耗电分析…………………………………………48五、电气火灾的成因及其扑救……………

3、………………………………52六、雷电趣话………………………………………………………………54七、超导磁悬浮列车………………………………………………………58八、小小手机关乎国家安全………………………………………………61九、磁卡和IC卡…………………………………………………………63十、地磁场——地球生命的保护伞………………………………………65光学和近代物理学篇　一、天空为何有那么多的颜色……………………………………………68二、城市亮化与光污染……………………………………………………71三、红外线与我们的生活…………………………………………………73四、氢

4、能：新能源中的一颗明珠…………………………………………77生活与物理2005年8月力学篇一、风筝的力学原理及制作风筝是我国最古老的一种民间艺术，放风筝是一项集休闲、健身及学习科学知识于一体的高雅娱乐活动，深受人民群众的喜爱，许多学校把“风筝的力学原理及制作”选为高中学生研究性学习的课题是非常恰当的。让我们从形状最基本的风筝说起。最简单的应是平板状的方形风筝了，这种风筝一般用两根长度不同的提线固定在风筝中轴上下适当的位置，使风筝在空中与风向成一定的迎角，下方装有两根一定长度和宽度的尾条，如图1所示。让我们来分析风筝是如何上升以及保持姿态稳定的。一、风筝的上升图2

5、是平板状的方形风筝在空中稳定时的受力示意图。风吹在风筝表面上，产生一个垂直于风筝面的压力F，这个力可以分解为水平方向的分力F2和竖直方向的分力F1。F2的作用是使风筝远离，F1的作用是使风筝上升，同理，风筝线的拉力T也可以分解为水平和竖直两个分力T1、T2。G为风筝的重力。当风速较大时，压力F较大，竖直方向满足F1＞T2+G即F1-T2-G＞0风筝上升。此时应该将风筝线放出，使水平方向满足F2＞T1，风筝远离。风筝上升到一定高度和距离，风筝线重力大大增加，使得拉力T大大增加，而且风筝和竖直方向的角度减小，使得分力T2大大增加，当达到F1-T2-G＝0时风筝就不

6、再上升，而是稳定在空中。风筝刚放飞时，地面附近风速常常较小，往往需要人为助跑来加大风的压力F以满足上升的条件，这里应用了相对运动的原理。二、风筝姿态的稳定图1所示的风筝如果没有尾条，在空中的姿态是很不稳定的，风筝面会以拉线方向为转动轴顺时针或逆时针方向转动或摇摆，若提线位置系得不合适，使得风筝的重心落在转动轴的上方，风筝还会头朝下颠倒过来，迅速栽向地面上。给平板状风筝加上适当重量、适当长度的尾条是使风筝状态达到稳定的有效方法。当风筝的身子转过一个角度时，尾条的方向由于所受重力和风力的方向不变而保持不变，从而产生使风筝回复原来位置的力矩，图3为顺着拉线方向正视风

7、筝时的示意图，F1、F2为重力和风产生的拉力的合力在风筝平面内的两个分力；L1、L2为二力到转动轴O点的力臂，产生的回复力矩为:M=M1+M2=F1×L1+F2×L2，可以看出，当风筝的身子偏转的角度在0。—90。范围内时，力臂L1、L2随偏转角的增大而增大，从而保证了风筝姿态的稳定。保持风筝姿态稳定除了加尾条的方法外，还有利用类似于飞机垂直尾翼的原理，增加与风筝平面垂直方向的投影面积的方法，其做法一般都采取使风筝面翘起成孤形，如图4所示，S1为风筝有效的迎风面积，S2为等效的垂直尾翼面积。对飞机来说，当气流方向和机身长度方向一致时，垂直尾翼的迎风面积为零，不

8、产生回复力矩；当机身由于不稳定因素而产