动态升力

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引言

当粒子随时间改变其位置时，它被认为是运动的。这意味着粒子从一个位置移动到另一个位置。如果粒子作线性运动，则粒子发生线性位移。同样，如果粒子作圆周运动，则粒子发生角位移。这意味着圆周运动的粒子会产生角位移。有一些定律描述粒子的运动。根据第一定律，粒子在没有外力作用的情况下不会改变其运动或静止状态。第二定律指出，作用在粒子上的力取决于粒子的质量和粒子的加速度。

$$\mathrm{F=ma}$$

然后，第三定律表明，如果对粒子施加力，则应该在相反方向产生大小相等的力。让我们看看物体的旋转运动。液体、气体和固体等物质的子集是流体。流体是液体、气体或其他由于作用在其上的外力而变形物质。

什么是动态升力？

如果物体在流体中运动，它会由于物体的运动而受到力。此力称为动态升力。让我们考虑一架在空中飞行的飞机。飞机机翼下方的空气对飞机施加向上的力，这被称为动态升力。

动态升力原理

根据伯努利原理，上层的流速大于下层的流速。因此，下层的压力大于上层的压力。这种压力差产生使物体升起的力。伯努利定理是动态升力的基本原理。随着流体速度的增加，势能或静压会降低。这就是动态升力的原理。

与动态升力相关的基本术语

由于旋转而产生的动态升力称为马格努斯效应。这种现象是基于物体在液体中旋转运动。这里旋转物体的路径偏离了其路径。如果物体不旋转，则不会发生这种情况。它是由流体的压力差解释的。旋转物体的马格努斯效应取决于旋转物体的速度。让我们考虑一个从右向左以顺时针方向旋转的物体，然后上层粒子被加速，而下层粒子被力减速。马格努斯效应和伯努利定理是相互关联的。

动态升力的作用原理

对于非旋转球，流体围绕球体的流动是流线型运动。在流线型运动中，球体上方和下方特定点的流体速度相同，因此球体上方和下方的层之间没有压力差。因此，没有向上和向下的力作用在球体上。

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对于旋转球，空气被拖向球体的运动方向。如果球体向前运动，则空气运动向后。因此，相对速度存在差异。由于球体上方和下方的空气速度存在差异，因此它们之间存在压力差。由于上方的空气速度高于下方，因此会产生向上的净力。因此，球体会体验到向上的升力，称为马格努斯效应。

动态升力的示例

• 动态升力在许多领域都有应用，例如空气动力学和体育运动。在足球比赛中，球员倾向于将球的方向改变到左侧。用右脚踢球时，球的旋转方向为逆时针方向。由于球左侧的空气与球的运动方向相同，因此它会加速。球右侧的空气与球的运动方向相反。因此，右侧的空气减速。因此，球的两侧出现速度梯度，从而球左右两侧的压力变低和变高。由于这种压力差，球被推向低压侧。也就是说，球转向左侧。这就是马格努斯效应的应用方式。

• 在飞机中，四种力使它们飞行。升力使飞机升空。飞机周围空气的压力差会产生使飞机升空的力。飞机的制造方式是将飞机的重量均匀地从前到后分布。只要空气通过机翼，发动机就会推动飞机向前运动。减阻力会减慢飞机的速度。它们的设计目的是让空气通过以减少阻力。

结论

如果粒子改变其位置，则表示它正在运动。牛顿提出的三定律解释了物体的运动。动态漂移是流体动力学中的一个重要现象。本文对此进行了解释。除此之外，还讨论了动态升力的原理和与动态升力相关的基本术语。还讨论了最能解释动态升力的例子。

常见问题

问1. 飞机飞行需要哪些力？

答。飞机飞行需要四种力。它们是动态升力、重力、推力和阻力。动态升力是作用在飞机上以向上作用的力。飞机的重量作为向下的作用。推力和阻力是使飞机向前和向后移动的力。

问2. 说明伯努利定理。

答。它指出，当液体的流动稳定时，系统的总能量保持不变。当流体速度增加时，流体的压力降低。根据这个定理，对于不可压缩液体，流体的势能、动能和压力能之和保持不变。

$$\mathrm{P+1/2\rho v^{2}+\rho gh=constant}$$

P 表示流体内部的压力。ρ 表示流体的密度。

问3. 什么是空气动力？

答。当物体浸没在空气或气体中时，由于物体和气体之间发生的相对运动，物体上会作用一个力。该力称为空气动力。此空气动力的两个分解分量是阻力和升力。在此阻力中，力平行于相对运动的方向作用，升力垂直于相对运动的方向作用。

问4. 马格努斯效应的应用有哪些？

答。

• 马格努斯效应用于许多运动，如足球、高尔夫球、板球、网球等。

• 一些飞机使用马格努斯效应。

• 旋转船也使用了这个概念。

• 它适用于弹道学。

问5. 伯努利定理的局限性是什么？

答。

• 伯努利定理仅适用于处于流线型运动的流体。它不适用于湍流或非稳定流动。

• 液体的流动会受到外力的影响。

• 粘性液体不适用于此定理。

• 最重要的标准是流体必须是不可压缩的。

• 液体的流动必须随时间保持恒定。

• 如果流体的流动是圆周路径，则必须考虑离心力引起的能量。

这些都是伯努利定理的局限性。