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趣味物理学
1.5.3 3.3 风筝为什么会飞起?
3.3 风筝为什么会飞起?

你是否想了解,当你扯动着风筝线向前跑时,风筝为什么会飞向天空?

假如你弄明白了这个问题,那么你也就会明白了飞机为什么会飞,槭树的种子为什么能随风传播,甚至也可以明白古人投掷飞旋标的部分原理,这些现象其实都遵循同一原理。原来,正是阻碍子弹和炮弹在空中飞行的空气,能让风筝或槭树种子等轻巧的物体在空中飘浮,同时还能使载有数十甚至上百人的飞机在空中自由地飞行。

图3-4 纸风筝上的各种作用力的示意图

要弄明白风筝向上起飞的原因,让我们先来看一幅简图。假设线段MN代表风筝的横截面。当我们扯动风筝的线时,风筝就开始向前方移动,由于受尾部的重量的影响,风筝就以上高下低的倾斜姿势向前移动。我们假设风筝从右向左移动,并用a表示风筝平面跟水平面之间的夹角。那么,仔细看一看在这个运动中,有哪些作用力作用在风筝上面。首先,当然是空气的阻力,它在风筝的下方施加一定的压力阻碍风筝前移。我们在(图3-4)上用箭头OC表示这个压力;由于空气压向一个平面的阻力方向总是垂直这个平面的,于是在图中,OC线垂直于MN。按力的合成分解的平行四边形法则,将OC力分解成垂直方向和水平方向的两个分力,即图中的OP力和OD力。从图中可以清楚地看出,OD力要阻碍风筝前移,把它往后推,也就是要减低它的移动的速度;而另一个OP力呢,却会把风筝向上举起,让它向上升。如果OP力足够大,大到超过风筝的重量的话,风筝自然就会向上飞起。正因此原因,当我们扯动着风筝线向前跑时,风筝随之就会向上升起。

飞机起飞的原理其实也跟风筝一样,不同的是牵引力,风筝的牵动力是风筝长线下面的人力,而飞机的推动力是螺旋桨或喷气发动机。在螺旋桨或者喷气发动机发出的巨大推力下,飞机机身向前移动,而空气则把它向上举,效果就像举风筝一样,这样就使它飞了起来。当然,在这里我们对飞机起飞这一现象,只是作一个最简单的解释,实际上,飞机能飞起来的原因是很复杂的。