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用紙杯做一個(gè)馬格努斯飛行器

2023-11-01 19:53:55
科學(xué)大觀園 2023年21期
關(guān)鍵詞:橡皮筋紙杯杯子

紙飛機(jī)是一種非常受歡迎的折紙玩具,樣式也是各種各樣,發(fā)射前對(duì)著機(jī)頭哈一口氣,然后和小伙伴們一起比拼,誰的飛得更遠(yuǎn)更平穩(wěn)。

那如果一個(gè)飛行器沒有翅膀,它還能飛起來嗎?

實(shí)驗(yàn)材料

兩個(gè)紙杯、膠帶、橡皮筋。

實(shí)驗(yàn)步驟

1.首先,將兩個(gè)紙杯的底部對(duì)齊,用透明膠將其粘在一起。

2.取出3根橡皮筋,使之首尾銜接,連成一根。

3.左手按住橡皮筋的一端,然后把橡皮筋在2個(gè)杯子中間繞幾圈(注意:橡皮筋要適度拉緊)。

4.一只手拽著橡皮筋一端,另一只手握住紙杯,準(zhǔn)備好后就可以松開握紙杯的手,看似應(yīng)該向前運(yùn)動(dòng)的紙杯,卻往上飛了起來,在空中呈現(xiàn)出“”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)原理:

這個(gè)馬格努斯滑翔器所用到的原理是馬格努斯效應(yīng),是流體力學(xué)中的現(xiàn)象,指一個(gè)在流體中轉(zhuǎn)動(dòng)的物體(如圓柱體)受到的力。

根據(jù)流體力學(xué)原理,物體速度增加將導(dǎo)致壓強(qiáng)減小,流體速度減小將導(dǎo)致壓強(qiáng)增加,這樣就導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)物體在橫向的壓力差,并形成橫向力。同時(shí),由于橫向力與物體運(yùn)動(dòng)方向相垂直,因此這個(gè)力主要改變飛行速度方向,即形成物體運(yùn)動(dòng)中的向心力,因而導(dǎo)致物體飛行方向的改變。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,上方轉(zhuǎn)動(dòng)方向與杯子運(yùn)動(dòng)方向相同,壓強(qiáng)小,下方與運(yùn)動(dòng)方向相反,壓強(qiáng)大,開始?jí)簭?qiáng)差大,壓力差也大于重力,所以杯子有上升階段;隨著轉(zhuǎn)速減小,壓強(qiáng)差減小,壓力小于重力,合力向下,杯子就掉了下來。

延展閱讀:

馬格努斯原理還可以解釋生活中的很多現(xiàn)象,比如足球運(yùn)動(dòng)里很著名的“香蕉球”,足球運(yùn)動(dòng)員把球旋轉(zhuǎn)著踢出去,旋轉(zhuǎn)的球會(huì)在空中以一個(gè)弧線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

關(guān)于這個(gè)原理,還有個(gè)非常有趣的實(shí)驗(yàn),從大壩上扔下一個(gè)籃球,會(huì)發(fā)現(xiàn)它并不是垂直下落的,而是呈現(xiàn)出弧形的落體軌跡。

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