从纸飞机到飞机.ppt

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1、从纸飞机到飞机对飞机飞行中的受力分析相信大家小时候都玩过纸飞机吧？轻巧的小飞机给我们的童年带来了很多多彩的回忆。而如果在纸飞机上作一些改动的话，就可以让它作出各种“高难度动作”哦～例如空翻，向左向右飞行等等……那么，它们是怎么作出这些动作的呢？下面就用力学的一些原理简单的分析一下吧。应用的原理动量定理在分析纸飞机受力时需要用动量定理。伯努力方程飞机飞行时需要满足此方程。其中C是常量。可见高度h一定的时候，速度v越大则压强p越小。纸飞机的飞行原理纸飞机于我们平时见到的飞机不同，它是没有发动机提供动力的。所以它的

2、飞行原理更类似于滑翔机，是靠相对空气的运动来产生向上的升力。如果单是笔直向前“飞行”，那么可以从侧面，将其简化成一条质点棒。其受力如右图：把力F分解到x，y方向上。其中Fy与重力mg平衡，Fx减小纸飞机的水平速度v。而力F可以由动量定理得到。假设机翼与水平的夹角为θ，则有：风F飞机mgv纸飞机的飞行原理其中空气的质量M为ρ为空气密度，S为机翼面积。于是得到：Fmgv风F飞机mgv纸飞机的飞行原理而纸飞机要能向前滑翔，要满足：即：Fmgv风F飞机mgv让纸飞机转弯右图是纸飞机的俯视透视图。按照图中所示虚线将机翼

3、后部翻折起来，那么纸飞机在滑翔中机翼后部将受到力的作用。力的大小可以用和前面一样的方法求出，方向垂直于折起部分的平面。把F分解在x，z方向上。分力Fx与滑行速度v反向，产生的力矩使机身向右转动。分力Fz向下，产生的力矩使机尾下沉，机头抬起。两者共同作用，使机身向右倾斜并略微向右偏。此时之前作用于机翼下面的升力方向偏向右，产生的分力提供转弯时所需的向心力，从而实现转弯。FzFxFzx让纸飞机翻转仿照之前让纸飞机转弯的方法，将另一个机翼后部也翻转起来。这样，两力在x方向上的分力产生的力矩抵消，而在z方向上的分力产

4、生的力矩相合。从而可以实现纸飞机的空中翻转。其实真正的飞机作出这些动作的原理和纸飞机是一样的。下面，我们就来看看真正的飞机是怎么飞行的。FF飞机的飞行原理飞机与纸飞机当然是不同的，最主要的是飞机有发动机提供动力。另一个重要的不同之处在于飞机的机翼不像纸飞机那样表面是平的，而是弯曲的。如图所示，中央的白色图形为机翼截面形状，周围的四根曲线代表空气的流向（飞机飞行时空气相对流向）。一定量的空气在流经机翼时被“切”成上下两部分，各自通过机翼的上下表面后在机翼后缘再度汇合。飞机的飞行原理由于机翼截面形状的影响，显然，

5、从上表面经过的空气“走”过的路程要比下面的多。而由伯努力方程可知高度h一定的时候，速度v越大则压强p越小。在时间相等的情况下，机翼上面的空气流速自然要比下面的快，导致机翼下方的气压大于上方的气压。飞机的飞行原理在机翼形状固定不变的条件下，两股气流的路程差是不变的，使得它们的速度差，也就是升力的大小只取决于气流通过机翼的时间。飞机的速度越快，空气相对飞机的流速也就越快，通过机翼的时间也就越短，升力就越大。所以，飞机起飞的时候要有很长的跑道来加速。当速度达到足够大时，飞机就自然飞起来啦～飞机的飞行动作如右图所示为

6、飞机在转弯时的受力情况。假定飞机的飞行方向是由外飞进屏幕里，即飞机是在做左转弯。此时飞行员向左侧推杆，使左侧襟翼上翻、右侧襟翼下翻，在左翼上产生向下的力Fa、右翼上产生向上的力Fb，此二力以机身重心为中心形成一滚动力矩，使飞机向左翻滚。而从整架飞机来考虑，机翼左翻也使总升力F向左翻。在竖直和水平方向上将其分解，其竖直分力F1与飞机重力G维持平衡，保持飞机的飞行高度；水平分力F2提供做圆周运动所需的向心力，使飞机转弯。飞机的飞行动作同理可得，飞机在俯冲时，飞行员向前推杆使平尾上的升降舵下翻，产生向上的力抬起机尾

7、，机头向下形成俯冲姿态；爬升时向后拉杆，升降舵上翻，产生压力压下机尾，使机头向上形成爬升姿态；蹬右踏板使方向舵右翻，产生水平向左的推力推动机尾向左，使机头向右，同理，蹬左踏板使飞机向左。升降舵图示关于纸飞机于飞机的飞行原理就“研究”到这么多了。当然，要制造出一架真正的飞机不是一件容易事，但是我们可以用其中的原理改造纸飞机，让它飞出更多高难度动作。探索学习与娱乐同步，不也是一件很快乐的事吗？