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第149章 时间的螺旋桨

“我们讲一个很有趣的现象,有人坐过飞机吗?”黄老师说道。

场下举手的就一两位,包括白君露,这有种错觉,姜楠应该会举手吧,她在桂世界说不上来高调,但是好歹大家也都知道她是姜家的小姐,又是白君露的闺蜜。

“看来我们班上还是有人哈,哈哈我也坐过飞机。”

“在飞机起飞前,需要在跑道上助跑,不知道你们有没有想过这股向前的速度是怎么最后变成可以向上的速度了呢?”

“问题关键在于机翼,飞机机翼通常被设计成上表面凸起,下表面较平的形状。在飞机向前飞行时,这种形状设计会导致上下空气流速不同,上表面弯曲,空气流速更快,下表面空气流速更低,这会导致两侧空气流速不同。而根据伯努利原理,空气流速快的地方,压强小;空气流速慢的地方,压强大。”黄宗谋老师说道,看着讲台下的他们似乎恍然大悟的样子,黄老师喝了口茶水。

紧接着他又按着书本上的内容开始授课。

下课铃声响了,老师收拾教案转身离开了,在老师前脚走出教室后,姜楠跟了上去。

“老师,刚课上的那个问题其实我觉得并不完全能接受吧。为什么上面的气体流速会快于下方的气体流速呢?”姜楠问了个曾经自己哥哥问过自己的问题。

(回忆,曾经自家哥哥辍学在家,他曾自学过初中教材。)

姜毅:“木兰丫头,问你个问题,你知道飞机的螺旋桨是向后施加的力,可是为什么又能向上飞行了呢?”

(在姜毅的目光里姜楠翻了翻姜毅手里的书,姜毅无奈的摇了摇头:“好呀,坏丫头,这都要作弊回答。”

姜楠:“略略略,反正你又不知道,让我我耍次酷咋了。”

姜毅笑道:“哦,那试试。”

记住了内容后,姜楠笑了笑默默的回忆着姜毅的问题。)

姜楠胸有成竹地说道:“是因为上方空气流速快于下方,根据伯努利原理,形成了压强差。”

姜毅笑着说道:“你说的你自己都懂吗?不过你难道没有注意过这段话吗?”

姜楠看着姜毅指着教辅资料上的由于上面路程较长,两股气流要同时达到后方,所以上方气体流速更快。

“事实上,不是同时到达,上面气体速度还要更快一点。”姜毅说道,“关于这个飞行问题的解释,现在还没有简单优美的完全解答。”)

老师似乎也被问住了,他记着书上的说辞,背着说一道时,却突然感觉到有哪里似乎隐隐不对。

“你是不是想问为啥是同时到达的?”黄宗谋说道。

“嘻嘻,是的呢。但是呢,是为了以防以后有同学来找老师来杠,所以我其实是来给老师来解惑的。”姜楠说道,她把自己在本子上写的几个解释模型给到了黄老师,有图有文字。

黄老师笑了笑,姜楠不会就一节课就写了这么多吧。

【首先,这个问题是暂时还没有完善解的,但是我们有以下模型可以简单说明一下。

飞行(着重于是有翼的这种飞行器):

第一,纸飞机跟我们说的机翼模型有参考价值,但是纸飞机一般不能再提供动力,更像是滑翔。

第二,鸟类飞行跟人类飞行器不同,它们更像是人类在水里游泳,要不断作用于空气。

第三,民航飞机跟超音速飞机机翼模型又不相同,教材上的是民航飞机机翼模型,超音速飞机机翼模型是菱形的。

升力来源:其中上下气压差是升力来源的大头部分,即伯努利原理;但我们也可以看到由于机翼迎风的倾角设计,作用于空气,空气再作用于机翼,会有向上的作用力进行抬升,这是牛顿第三定律的体现。

教材上所指的同时性并不准确,上下的确有气压差形成,但是这个原因就与上方气体流速快于下方气体流速同样令人捉摸不透。

飞机向前飞行,气流就像是迎面扑来,这种相对性的应用,在风洞里可以模拟机翼在大气中的飞行情况。

空气也是一种流体,所故也可以在水流里研究这种机翼形状的情况。

机翼首先是这种非对称性机翼,如果采用对称性设置,要求在飞行时产生迎角,也是一种不对称性的目的,这是花式飞行里常见的。

由于空气本身也具有黏性,它会在上方机翼后侧下行处靠近机翼,形成下行波。

在我们理解流速与气压带来的影响时,常会想象因为向一侧的空气带动周围的空气流动,进而产生一种“吸引力”,这个力是靠近气流快速的那一侧的,像是那里空气被带走了,空气变少了,形成了低压区,需要有空气填充。所以也有这种模型解释飞行原理,说是因为这样携带空气所导致上部产生了低压区。

另外我们可以设想几根理想的曲线来模拟这种气体流动,我们的基础流动是从左到右,这相当于背景波,而在机翼附近我们需要增加一种顺时针的旋波,这样会导致上方气体流速快于下方,这也能很好地模拟空气的黏性情况。由于这两种波具有连续性,这也方便我们用一些数学手段进行分析。

我们可以将其与弹簧联系在一起,我们最近也学了浮力,弹力。我们甚至可以将浮力看成我们使气体或者液体产生形变时所引发的恢复力,这点跟弹簧不同的是,弹簧是一维的,一个方向上的恢复力,而浮力一般表现为三维,所以其跟体积相互关联。在这里,我们也可以如此想象,在飞机前行的过程中,注定会与空气这种“棉花”产生相互作用,使之形变,产生恢复力,在快速用斜上的手掌拂过被褥的时候,会因此产生向上的力。

我们还有个有意思的讨论,由果推因,我们要是一个弹性薄机翼向前向上进行运动,那它受到向上的力时,中间会向上凸起,凸起部分受到向前的力时,会使后部分轻微蜷缩,看起来像是后半部分低于前端,从而形成类机翼结构。】

姜楠笑着说道:“老师,这些是之前研究过的问题了,有的也忘了,不对的地方还请忽视吧。”

黄老师觉得这东西像是费了很多功夫:“那我先帮你收着,我回去看看,之后还给你。”

黄老师看着这图文并茂的讲解,还特意打印了几份,将其中一两份给了自己的同行。

有的老师在看到的那一刻问:“这是那篇科学杂志上的文稿吗?”“说实话,你不说这个,我这么多年还从未注意过这个问题。”

飞机的原本该向前的,可是为什么它是向上走了呢?

时间原本应该是向前的,可是为什么又往回拨了一天呢?

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