曲曉亮
提到“風火輪”,你腦海中是不是會立刻閃現(xiàn)哪吒鬧海的畫面,還有這樣的畫外音:“風火輪準備好了,我要去鬧海!”
Oh! My疙瘩!這是要鬧哪樣?
大鬧東海龍宮,小編可沒有這樣的本事!不過呢,小編可以教大家制作一個不一樣的“風火輪”,一起來看!
材料準備
剪刀、雙面膠、底圖
制作過程
1.用剪刀將長方形短邊中的短實線剪開。
2.分別沿長短虛線進行彎折。
3.將雙面膠整齊貼在圓形圖案的小方框內。
4.將彎折好的長方形圖案與圓形圖案粘合對接。
動腦思考
為什么風火輪能飛起來?
為什么薄紙做的風火輪能飛起來呢?這就要說到流體力學中一個非常重要的原理——伯努利原理。
那么,什么是伯努利原理呢?伯努利原理是指在一個流體(如水流或氣流)系統(tǒng)中,如果流體的流速越快,壓強就越小;流速越慢,壓強就越大。它是由瑞士物理學家、數(shù)學家、醫(yī)學家丹尼爾·伯努利《DanielBernoulli,1700~1782年)提出的。
接下來,我們通過一個簡單的小實驗和中國科學技術館的兩件展品,為大家演示伯努利原理的現(xiàn)象,讓大家更清楚直觀地了解伯努利原理。
1.小實驗“紙吸”
用手拿起兩張A4紙放在面前,往兩張紙中間吹氣,這時我們會發(fā)現(xiàn),這兩張紙非但沒有被吹開,反而吸在了一起。這是因為,當我們往兩張紙中間吹氣時,兩張紙中間的空氣流動速度被我們吹得變快了,根據(jù)伯努利原理,壓強就小;而 …紙外面的空氣沒有流動,流速慢,壓強就大。如此一來,內外的壓力差就使兩張紙吸在了一起。
2.展品“球吸”
按下“球吸”的啟動按鈕后,你會看到,空氣從兩個小鐵球間快速通過,兩球間內側空氣的壓強小于外側空氣的壓強,兩球向中間靠攏,最終吸在一起。
3.展品“氣流投籃”
啟動展品后,您會看到,空氣形成了一個流速較快的氣柱區(qū)域,在這個區(qū)域,球體的側向壓強小于周圍相對靜止狀態(tài)下的空氣壓強,從而將球牢牢封在氣柱區(qū)域內,從而順利完成投籃。
好了,了解了伯努利原理,再來看我們制作的風火輪。當我們放飛風火輪之后,我們會看到,風火輪在翻滾著前進。當它翻滾時,不斷帶動翻滾片周圍的氣流發(fā)生旋轉運動。根據(jù)伯努利原理,翻滾片上方的氣流流動速度快,壓強小,下方的氣流流動速度慢,壓強大,形成上下壓力差,從而產生一個升力,這就是風火輪飛行的奧秘所在。
其實,伯努利原理的應用非常廣泛。我們的陸??杖N交通工具,都利用了伯努利原理,不信你看。
先說汽車。我們都喜歡流線型設計的汽車。殊不知,這正是根據(jù)伯努利原理精心設計的。汽車在行駛時,車頂部(上表面)的空氣流速大于底部(下表面)的空氣流速,因此汽車上方的壓強小于下方的壓強,產生了一個上下壓力差。如此一來,汽車對地面的壓力減小,摩擦力也減小,汽車就能跑得更快了。
再說帆船。帆船是一項古老而經典的水上運動項目,它的“燃料”是風,“發(fā)動機”就是帆。所以每次觀看帆船比賽的時候,小編都會不自覺地在心中喊:“風大點,再大點兒”。因為我覺得帆船就是被風吹著往前跑的。其實不然,帆船順風行駛并不能獲得最快的行駛速度,反倒是逆風行駛更快,這是為什么呢?
當帆船順風行駛的時候,此時帆船是依靠空氣動壓力的推動前進的。所謂動壓力,就是指流體在流動時對阻擋其前進的物體所產生的一種沖擊力。小編所嘁的“風大點,再大點兒”實際上是增加動壓力。
有動則有靜,還真被你說中了,真有一種靜壓力。當帆船逆風行駛的時候,依靠的就是空氣靜壓力的推動前進的,而這恰恰利用了伯努利原理。船帆之所以能夠產生靜壓力,是因為船帆被設計成了弧形。船帆兩側的形狀不同,根據(jù)伯努利原理,空氣流動速度越快,壓力越小;空氣流動速度越慢,壓力越大。當氣流通過船帆的時候,船帆上弧形面一側的氣流流速快,壓強小,而平面一側的氣流流速慢,壓強大,這樣就產生了一個壓強差,推動帆船前進。
最后說飛機。我們都知道,飛機能夠飛上天是因為機翼升力。那么,機翼為什么會有升力呢?看看下面的圖你就明白了o
飛機的機翼也設計成了流線型,即機翼橫截面的形狀上下不對稱,上方的流線密,流速大;下方的流線疏,流速小。根據(jù)伯努利原理,飛機起飛時,機翼上方的壓強小,下方的壓強大,產生了一個上下的壓力差,正是這個壓力差將飛機托舉起來,也就是我們所說的向上的機翼升力。
除了這些,我們生活中常見的噴霧器、汽油發(fā)動機的化油器、足球比賽中的“香蕉球”、乒乓球比賽中的‘‘上旋球”等等,都是合理利用了伯努利原理,這樣的例子可以說是不勝枚舉。
不過呢,“水能載舟亦能覆舟”,伯努利原理也是一樣,它能給我們的生活帶來便利,但如果我們疏忽大意的話,它也會給我們帶來麻煩甚至是災難。
歷史上曾經發(fā)生過“豪克號”撞擊“奧林匹克號”的著名海難事故,真正在這場海難中作祟的就是伯努利原理,也就是航海上所稱的“船吸”現(xiàn)象。
還有,我們在乘坐火車、地鐵或是公交時,都會看到站臺上有一條安全線,工作人員會提示乘客站在安全線以內,這就是防止伯努利原理搗亂,給我們帶來傷害。
我們知道,當火車、地鐵或公交車進站的時候,速度較快,靠近車廂一側的空氣隨之被帶動而快速流動起來,壓強就小;而站臺上乘客背后的空氣是沒有流動的,壓強就大。此時如果乘客距離車體太近的話,乘客身體前后產生的壓強差就會把乘客推向車體一方,從而造成傷害。