1. 如何利用空氣動力學加快物體運動速度
一般情況下,空氣對高速運動物體都是充分阻力的角色,阻止物體高速運動。為了增加物體的運動速度,應該減小空氣的阻力。利用空氣動力學,將物體的外形做成流線型的結構,從而減小物體在高速運動時的風阻,提高物體的速度。應用如子彈頭高速列車
飛機也是利用空氣動力學的工具,一方面利用空氣產生升力,另一方面靠噴氣或螺槳產生推力,高速飛行。
2. 空氣的反作用力原理
這個說法錯在:
作用力和反作用力,是兩個相互作用的物體之間的力,沒有第三個物體參與.
而這個說法把噴出的空氣當成了中介,當成了靜止空氣同飛機之間的力的傳遞的中介,當成了第三個物體.
實際上,如果兩個物體通過中介產生間接的作用力.那麼這時作用力同反作用力就是兩對了.即:一個物體同中介之間的作用力和反作用力,以及中介同另外一個物體的作用力和反作用力.
正確應該這樣說:
噴氣式飛機飛行時,利用了作用力和反作用力的原理.噴氣式飛機在噴出的氣體的同時,也受到這部分氣體的反推力.噴氣式飛機正是由於受到了這個推力才能克服阻力向前飛行的.
3. 噴氣反推能夠推動物體前進,那在真空的宇宙中為何也能
作用力與反作用力不是單獨出現,總是成對出現的。
宇宙中什麼都沒有,反作用力還能起作用?航天器靠推動哪種物質來達到前進的效果呢?
這是基礎問題,日常的現象讓我們產生些誤會,忘記了曾經的知識。反作用力不是以單獨的形式存在的,和作用力成雙成對的出現,可以這樣說,沒有作用力,也沒有反作用力。有作用力的地方,就會有反作用力;一樣的,有反作用力的存在就一定會有作用力的身影。不等於說地球上反作用力前進更容易,因為空氣也就代表了阻力,沒有反作用力推動,物體運動就會停止,在宇宙中就不是這樣的情況。以筆直的姿態在地球上推動重物嗎?絕對不能。我們筆直站立,推重物時,會產生反作用力,反作用力使我們向後傾,為了推動重物,必須前傾,利用身的支撐抵消反作用力的影響。
4. 如何利用空氣動力學加快物體運動速度
F1中空氣動力學的最基本原理和公式
1.動量理論 推導出作用在風機葉輪上的功率P和推力T(忽略摩擦阻力)。 由於受到風輪的影響,上游自由風速V0逐漸減小,在風輪平面內速度減小為U1。上游大氣壓力為P0,隨著向葉輪的推進,壓力逐漸增加,通過葉輪後,壓力降低了ΔP,然後有又逐漸增加到P0(當速度為U1時)。 根據伯努力方程 H=1/2(ρv2)+P…………(1) ρ—空氣密度 H—總壓 根據公式(1), ρV02/2+P0=ρu2/2+p1 ρu12/2+P0=ρu2/2+p2 P1-p2=ΔP 由上式可得 ΔP=ρ(V02- u12)/2………(2) 運用動量方程,可得作用在風輪上的推力為: T=m(V1-V2) 式中m=ρSV,是單位時間內的質量流量 所以: T=ρSu(V0-u1) 所以: 壓力差ΔP=T/S=ρu(V0-u1) 由(2)和(3)式可得: u=1/2[(V0-u1)] ……………………(4) 由(4)式可見葉輪平面內的風速u是上游風速和下游風速的平均值,因此,如果我們用下式來表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 稱為軸向誘導因子,則u1可表示為: u1=(1-2a)*V0 (6) 功率P和推力T可分別表示為: T=ΔP*A (7) P=ΔP*u*A (8) 根據方程(2),(3)和(6)可得: P=2ρa(1-a) 2 * V03A (9) T=2ρa(1-a) V02A (10) 通過定義功率和推力系數: CP=4a(1-a)2 (11) CT=4a(1-a) (12) 方程(9)和(10)可寫成如下形式: P=0.5ρV03 A CP (13) T=0.5ρV03 A CT (14) 對方程(11)求極值 ∂Cp/∂a=4(3a2-4a+1)=0 (15) 求得a=(2±1)/3=1或1/3 根據公式(6)a<0.5 所以a=1/3時,Cp有極大值 (Cp)max=16/27≌0.59(16) 當a=1/3時,Cp值最大。 2.尾渦的旋轉 1. 中的公式推導是基於以下假設:力矩保持線性,沒有旋轉個發生。 然而,葉輪是通過作用在其上的扭矩Q來吸收風能的,根據牛頓第二定律,尾渦也在旋轉,並且其旋轉方向和葉輪相反。 U1=2ωrab(17) ω: 葉輪角速度 b: 切向誘導因子 作用在環素dr上的力矩為: dQ=mutr =(ρu*2πrdr)utr =2πr2ρu*utdr(18) m-----通過環素的質量流 相應的功率為: dp= *dQ(19) 用a,b和方程(18)可以寫出 dp=4πr3Ρv0ω2(1-a)bdr(20) 葉輪吸收中的總功率為: P=4π(V0/λ2R2) ρ∫0R(1-a)btr3dr(21) 尖速比 =V0/ωr (22) 空氣動力學基礎 由於受到風輪的影響,上游自由風速V0逐漸減小,在風輪平面內速度減小為U1。上游大氣壓力為P0,隨著向葉輪的推進,壓力逐漸增加,通過葉輪後,壓力降低了ΔP,然後有又逐漸增加到P0(當速度為U1時)。 根據伯努力方程 H=1/2(ρv2)+P…………(1) ρ—空氣密度 H—總壓 根據公式(1), ρV02/2+P0=ρu2/2+p1 ρu12/2+P0=ρu2/2+p2 P1-p2=ΔP 由上式可得 ΔP=ρ(V02- u12)/2………(2) 運用動量方程,可得作用在風輪上的推力為: T=m(V1-V2) 式中m=ρSV,是單位時間內的質量流量 所以: T=ρSu(V0-u1) 所以: 壓力差ΔP=T/S=ρu(V0-u1) 由(2)和(3)式可得: u=1/2[(V0-u1)] ……………………(4) 由(4)式可見葉輪平面內的風速u是上游風速和下游風速的平均值,因此,如果我們用下式來表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 稱為軸向誘導因子,則u1可表示為: u1=(1-2a)*V0 (6) 功率P和推力T可分別表示為: T=ΔP*A (7) P=ΔP*u*A (8) 根據方程(2),(3)和(6)可得: P=2ρa(1-a) 2 * V03A (9) T=2ρa(1-a) V02A (10) 通過定義功率和推力系數: CP=4a(1-a)2 (11) CT=4a(1-a) (12) 方程(9)和(10)可寫成如下形式: P=0.5ρV03 A CP (13) T=0.5ρV03 A CT (14) 對方程(11)求極值 ∂Cp/∂a=4(3a2-4a+1)=0 (15) 求得a=(2±1)/3=1或1/3 根據公式(6)a<0.5 所以a=1/3時,Cp有極大值 (Cp)max=16/27≌0.59(16) 當a=1/3時,Cp值最大。 2.尾渦的旋轉 1. 中的公式推導是基於以下假設:力矩保持線性,沒有旋轉個發生。 然而,葉輪是通過作用在其上的扭矩Q來吸收風能的,根據牛頓第二定律,尾渦也在旋轉,並且其旋轉方向和葉輪相反。 U1=2ωrab(17) ω: 葉輪角速度 b: 切向誘導因子 作用在環素dr上的力矩為: dQ=mutr =(ρu*2πrdr)utr =2πr2ρu*utdr(18) m-----通過環素的質量流 相應的功率為: dp= *dQ(19) 用a,b和方程(18)可以寫出 dp=4πr3Ρv0ω2(1-a)bdr(20) 葉輪吸收中的總功率為: P=4π(V0/λ2R2) ρ∫0R(1-a)btr3dr(21) 尖速比 =V0/ωr (22) 如圖(2),誘導因子分別給V0和ωr一個誘導速度,並且產生一個相對速度W,因為假設的是無摩擦流動,誘導速度必定垂直於W,a和b並不是獨立的,有以下關系: 〔bωr〕/[aV0]=[V0(1-a)]/[ ωr(1+b)] (23) λ(r)=V0/ωr (24) 由以上兩式可得: a(1-a) λ2(r)=b(1+b) (25) 如圖(3), 對於小的尖速比λ(r)來說,葉片轉速相對風速來說較大,這時切向誘導系數b幾乎可以忽略,軸向誘導系數幾乎達到了0.333,對於大的尖速比λ(r),尾渦的影響較大,最大功率輸出時,a減小到0.25。 如圖(4),理想的高速風機(無摩擦)其風能利用系數可達到貝茲極限(Cp=0.593),然而低速風力機如多葉片風機由於尾渦的影響其理論Cp值不會超過0.30。
編輯本段空氣動力學的發展簡史
最早對空氣動力學的研究,可以追溯到人類對鳥或彈丸在飛行時的受力和力的作用方式的種種猜測。17世紀後期,荷蘭物理學家惠更斯首先估算出物體在空氣中運動的阻力;1726年,牛頓應用力學原理和演繹方法得出:在空氣中運動的物體所受的力,正比於物體運動速度的平方和物體的特徵面積以及空氣的密度。這一工作可以看作是空氣動力學經典理論的開始。
[1]1755年,數學家歐拉得出了描述無粘性流體運動的微分方程,即歐拉方程。這些微分形式的動力學方程在特定條件下可以積分,得出很有實用價值的結果。19世紀上半葉,法國的納維和英國的斯托克斯提出了描述粘性不可壓縮流體動量守恆的運動方程,後稱為納維-斯托克斯方程。 到19世紀末,經典流體力學的基礎已經形成。20世紀以來,隨著航空事業的迅速發展,空氣動力學便從流體力學中發展出來並形成力學的一個新的分支。 航空要解決的首要問題是如何獲得飛行器所需要的舉力、減小飛行器的阻力和提高它的飛行速度。這就要從理論和實踐上研究飛行器與空氣相對運動時作用力的產生及其規律。1894年,英國的蘭徹斯特首先提出無限翼展機翼或翼型產生舉力的環量理論,和有限翼展機翼產生舉力的渦旋理論等。但蘭徹斯特的想法在當時並未得到廣泛重視。 約在1901~1910年間,庫塔和儒科夫斯基分別獨立地提出了翼型的環量和舉力理論,並給出舉力理論的數學形式,建立了二維機翼理論。1904年,德國的普朗特發表了著名的低速流動的邊界層理論。該理論指出在不同的流動區域中控制方程可有不同的簡化形式。 邊界層理論極大地推進了空氣動力學的發展。普朗特還把有限翼展的三維機翼理論系統化,給出它的數學結果,從而創立了有限翼展機翼的舉力線理論。但它不能適用於失速、後掠和小展弦比的情況。1946年美國的瓊期提出了小展弦比機翼理論,利用這一理論和邊界層理論,可以足夠精確地求出機翼上的壓力分布和表面摩擦阻力。 近代航空和噴氣技術的迅速發展使飛行速度迅猛提高。在高速運動的情況下,必須把流體力學和熱力學這兩門學科結合起來,才能正確認識和解決高速空氣動力學中的問題。1887~1896年間,奧地利科學家馬赫在研究彈丸運動擾動的傳播時指出:在小於或大於聲速的不同流動中,彈丸引起的擾動傳播特徵是根本不同的。 Wingtip Vortex
[2]在高速流動中,流動速度與當地聲速之比是一個重要的無量綱參數。1929年,德國空氣動力學家阿克萊特首先把這個無量綱參數與馬赫的名字聯系起來,十年後,馬赫數這個特徵參數在氣體動力學中廣泛引用。 小擾動在超聲速流中傳播會疊加起來形成有限量的突躍——激波。在許多實際超聲速流動中也存在著激波。氣流通過激波流場,參量發生突躍,熵增加而總能量保持不變。 英國科學家蘭金在1870年、法國科學家許貢紐在1887年分別獨立地建立了氣流通過激波所應滿足的關系式,為超聲速流場的數學處理提供了正確的邊界條件。對於薄冀小擾動問題,阿克萊特在1925年提出了二維線化機冀理論,以後又相應地出現了三維機翼的線化理論。這些超聲速流的線化理論圓滿地解決了流動中小擾動的影響問題。 在飛行速度或流動速度接近聲速時,飛行器的氣動性能發生急劇變化,阻力突增,升力驟降。飛行器的操縱性和穩定性極度惡化,這就是航空史上著名的聲障。大推力發動機的出現沖過了聲障,但並沒有很好地解決復雜的跨聲速流動問題。直至20世紀60年代以後,由於跨聲速巡航飛行、機動飛行,以及發展高效率噴氣發動機的要求,跨聲速流動的研究更加受到重視,並有很大的發展。 遠程導彈和人造衛星的研製推動了高超聲速空氣動力學的發展。在50年代到60年代初,確立了高超聲速無粘流理論和氣動力的工程計算方法。60年代初,高超聲速流動數值計算也有了迅速的發展。通過研究這些現象和規律,發展了高溫氣體動力學、高速邊界層理論和非平衡流動理論等。 由於在高溫條件下會引起飛行器表面材料的燒蝕和質量的引射,需要研究高溫氣體的多相流。空氣動力學的發展出現了與多種學科相結合的特點。
空氣動力學發展的另一個重要方面是實驗研究,包括風洞等各種實驗設備的發展和實驗理論、實驗方法、測試技術的發展。世界上第一個風洞是英國的韋納姆在1871年建成的。到今天適用於各種模擬條件、目的、用途和各種測量方式的風洞已有數十種之多,風洞實驗的內容極為廣泛。 20世紀70年代以來,激光技術、電子技術和電子計算機的迅速發展,極大地提高了空氣動力學的實驗水平和計算水平,促進了對高度非線性問題和復雜結構的流動的研究。 除了上述由航空航天事業的發展推進空氣動力學的發展之外,60年代以來,由於交通、運輸、建築、氣象、環境保護和能源利用等多方面的發展,出現了工業空氣動力學等分支學科。
5. 怎樣能使空氣做動力
空氣動力學是力學的一個分支,它主要研究物體在同氣體作相對運動情況下的受力特性、氣體流動規律和伴隨發生的物理化學變化。它是在流體力學的基礎上,隨著航空工業和噴氣推進技術的發展而成長起來的一個學科。
空氣動力學的發展簡史
最早對空氣動力學的研究,可以追溯到人類對鳥或彈丸在飛行時的受力和力的作用方式的種種猜測。17世紀後期,荷蘭物理學家惠更斯首先估算出物體在空氣中運動的阻力;1726年,牛頓應用力學原理和演繹方法得出:在空氣中運動的物體所受的力,正比於物體運動速度的平方和物體的特徵面積以及空氣的密度。這一工作可以看作是空氣動力學經典理論的開始。
1755年,數學家歐拉得出了描述無粘性流體運動的微分方程,即歐拉方程。這些微分形式的動力學方程在特定條件下可以積分,得出很有實用價值的結果。19世紀上半葉,法國的納維和英國的斯托克斯提出了描述粘性不可壓縮流體動量守恆的運動方程,後稱為納維-斯托克斯方程。
到19世紀末,經典流體力學的基礎已經形成。20世紀以來,隨著航空事業的迅速發展,空氣動力學便從流體力學中發展出來並形成力學的一個新的分支。
航空要解決的首要問題是如何獲得飛行器所需要的舉力、減小飛行器的阻力和提高它的飛行速度。這就要從理論和實踐上研究飛行器與空氣相對運動時作用力的產生及其規律。1894年,英國的蘭徹斯特首先提出無限翼展機翼或翼型產生舉力的環量理論,和有限翼展機翼產生舉力的渦旋理論等。但蘭徹斯特的想法在當時並未得到廣泛重視。
約在1901~1910年間,庫塔和儒科夫斯基分別獨立地提出了翼型的環量和舉力理論,並給出舉力理論的數學形式,建立了二維機翼理論。1904年,德國的普朗特發表了著名的低速流動的邊界層理論。該理論指出在不同的流動區域中控制方程可有不同的簡化形式。
邊界層理論極大地推進了空氣動力學的發展。普朗特還把有限翼展的三維機翼理論系統化,給出它的數學結果,從而創立了有限翼展機翼的舉力線理論。但它不能適用於失速、後掠和小展弦比的情況。1946年美國的瓊期提出了小展弦比機翼理論,利用這一理論和邊界層理論,可以足夠精確地求出機翼上的壓力分布和表面摩擦阻力。
近代航空和噴氣技術的迅速發展使飛行速度迅猛提高。在高速運動的情況下,必須把流體力學和熱力學這兩門學科結合起來,才能正確認識和解決高速空氣動力學中的問題。1887~1896年間,奧地利科學家馬赫在研究彈丸運動擾動的傳播時指出:在小於或大於聲速的不同流動中,彈丸引起的擾動傳播特徵是根本不同的。
在高速流動中,流動速度與當地聲速之比是一個重要的無量綱參數。1929年,德國空氣動力學家阿克萊特首先把這個無量綱參數與馬赫的名字聯系起來,十年後,馬赫數這個特徵參數在氣體動力學中廣泛引用。
小擾動在超聲速流中傳播會疊加起來形成有限量的突躍——激波。在許多實際超聲速流動中也存在著激波。氣流通過激波流場,參量發生突躍,熵增加而總能量保持不變。
英國科學家蘭金在1870年、法國科學家許貢紐在1887年分別獨立地建立了氣流通過激波所應滿足的關系式,為超聲速流場的數學處理提供了正確的邊界條件。對於薄冀小擾動問題,阿克萊特在1925年提出了二維線化機冀理論,以後又相應地出現了三維機翼的線化理論。這些超聲速流的線化理論圓滿地解決了流動中小擾動的影響問題。
在飛行速度或流動速度接近聲速時,飛行器的氣動性能發生急劇變化,阻力突增,升力驟降。飛行器的操縱性和穩定性極度惡化,這就是航空史上著名的聲障。大推力發動機的出現沖過了聲障,但並沒有很好地解決復雜的跨聲速流動問題。直至20世紀60年代以後,由於跨聲速巡航飛行、機動飛行,以及發展高效率噴氣發動機的要求,跨聲速流動的研究更加受到重視,並有很大的發展。
遠程導彈和人造衛星的研製推動了高超聲速空氣動力學的發展。在50年代到60年代初,確立了高超聲速無粘流理論和氣動力的工程計算方法。60年代初,高超聲速流動數值計算也有了迅速的發展。通過研究這些現象和規律,發展了高溫氣體動力學、高速邊界層理論和非平衡流動理論等。
由於在高溫條件下會引起飛行器表面材料的燒蝕和質量的引射,需要研究高溫氣體的多相流。空氣動力學的發展出現了與多種學科相結合的特點。
空氣動力學發展的另一個重要方面是實驗研究,包括風洞等各種實驗設備的發展和實驗理論、實驗方法、測試技術的發展。世界上第一個風洞是英國的韋納姆在1871年建成的。到今天適用於各種模擬條件、目的、用途和各種測量方式的風洞已有數十種之多,風洞實驗的內容極為廣泛。
20世紀70年代以來,激光技術、電子技術和電子計算機的迅速發展,極大地提高了空氣動力學的實驗水平和計算水平,促進了對高度非線性問題和復雜結構的流動的研究。
除了上述由航空航天事業的發展推進空氣動力學的發展之外,60年代以來,由於交通、運輸、建築、氣象、環境保護和能源利用等多方面的發展,出現了工業空氣動力學等分支學科。
空氣動力學的研究內容
通常所說的空氣動力學研究內容是飛機,導彈等飛行器在名種飛行條件下流場中氣體的速度、壓力和密度等參量的變化規律,飛行器所受的舉力和阻力等空氣動力及其變化規律,氣體介質或氣體與飛行器之間所發生的物理化學變化以及傳熱傳質規律等。從這個意義上講,空氣動力學可有兩種分類法:
首先,根據流體運動的速度范圍或飛行器的飛行速度,空氣動力學可分為低速空氣動力學和高速空氣動力學。通常大致以400千米/小時這一速度作為劃分的界線。在低速空氣動力學中,氣體介質可視為不可壓縮的,對應的流動稱為不可壓縮流動。大於這個速度的流動,須考慮氣體的壓縮性影響和氣體熱力學特性的變化。這種對應於高速空氣動力學的流動稱為可壓縮流動。
其次,根據流動中是否必須考慮氣體介質的粘性,空氣動力學又可分為理想空氣動力學(或理想氣體動力學)和粘性空氣動力學。
除了上述分類以外,空氣動力學中還有一些邊緣性的分支學科。例如稀薄氣體動力學、高溫氣體動力學等。
在低速空氣動力學中,介質密度變化很小,可視為常數,使用的基本理論是無粘二維和三維的位勢流、翼型理論、舉力線理論、舉力面理論和低速邊界層理論等;對於亞聲速流動,無粘位勢流動服從非線性橢圓型偏微分方程,研究這類流動的主要理論和近似方法有小擾動線化方法,普朗特-格勞厄脫法則、卡門-錢學森公式和速度圖法,在粘性流動方面有可壓縮邊界層理論;對於超聲速流動,無粘流動所服從的方程是非線性雙曲型偏微分方程。
在超聲速流動中,基本的研究內容是壓縮波、膨脹波、激波、普朗特-邁耶爾流動、錐型流,等等。主要的理論處理方法有超聲速小擾動理論、特徵線法和高速邊界層理論等。跨聲速無粘流動可分外流和內流兩大部分,流動變化復雜,流動的控制方程為非線性混合型偏微分方程,從理論上求解困難較大。
高超聲速流動的主要特點是高馬赫數和大能量,在高超聲速流動中,真實氣體效應和激波與邊界層相互干擾問題變得比較重要。高超聲速流動分無粘流動和高超聲速粘性流兩大方面。
工業空氣動力學主要研究在大氣邊界層中,風同各種結構物和人類活動間的相互作用,以及大氣邊界層內風的特性、風對建築物的作用、風引起的質量遷移、風對運輸車輛的作用和風能利用,以及
6. 風——空氣運動的起動力有哪些
為什麼會有風?空氣在什麼力量的推動下才發生運動?這是一個非常復雜的問題,通常有4種力是必須考慮的。這就是氣壓梯度力、地轉偏向力、慣性離心力和摩擦力。它們對空氣運動,即對風的方向和速度都有作用,風是它們綜合作用的結果。
(1)氣壓梯度力是由於氣壓分布不均勻,空氣就從氣壓高的地方向氣壓低的地方流動,「水往低處流」,空氣也是這樣。因為高、低壓差,使得它們之間形成一種力,氣壓差越大,這種力也就越大。就像物體從樓梯上滾下來,樓梯越高越陡,物體就滾得越快。所以,這種力稱為氣壓梯度力。顯然,氣壓梯度力的大小與氣壓梯度成正比,與空氣密度成反比,力的方向是從高壓指向低壓,在大氣溫度為0℃、大氣壓力為1013.25百帕的標准溫壓條件下,空氣密度是1.293千克/立方米。這時候,如果出現100帕/赤道度的氣壓梯度,就能產生7×104牛頓/千克的氣壓梯度力。不要小看這個力,只要經過一定時間,就能產生很大的速度。例如,3小時後,就能使風速從零增大到7.6米/秒;持續10小時,就會使風速增大到25米/秒。這就說明,氣壓梯度力是形成風的原動力。不過在事實上,在空氣開始運動後,會有其他動力來與氣壓梯度力相平衡,以達到空氣的常速運動。所以,盡管比較小的氣壓梯度,也可以引起很大的風速,而各種力的相互平衡作用,能使風速不可能無限地增大。
(2)在我們這個地球上,地球自轉速度很快,有464米/秒,自轉一圈有40074.25千米,以華里計算為80148.50里,真是名副其實的「日行八萬里」。在這樣高速自轉的影響下,不可避免地要影響地球上物體的運動。在北半球,運動著的物體,常因地球自轉作用,產生了使物體在其前進方嚮往右偏轉的力,這個力因地球自轉引起,所以稱為地轉偏向力。在南半球,地轉偏向力的作用,則使運動著的物體在前進方嚮往左偏轉。
地轉偏向力屬於一種慣性力,是由地球自轉而產生,所以,只有當物體運動時才能表現出來,而且它的方向永遠垂直於物體運動中的瞬時速度的方向。地轉偏向力只改變物體運動的方向,而不改變物體運動速度的大小。
產生地轉偏向力需要3個條件:①地球自轉;②物體運動;③物體運動方向和地球自轉有交角。二三個條件缺一不可,只有前兩個條件,而無第三個條件,即運動方向與地軸平行時,例如在赤道上的南風和北風,都不會發生偏轉。兩極地區的垂直運動,也不會發生偏轉。這些條件和特點,對於我們認識地轉偏向力的作用很有好處。
(3)地球自轉的另一個結果,是物體產生離心力。從物理學可知,離心力永遠是在緯圈平面上,方向是沿著緯圈的曲率半徑從地軸向外,而力的大小與運動物體的線速度的平方成正比,與曲率半徑成反比。離心力與地轉偏向力一樣,都屬於慣性力,只能改變運動的方向,不能改變運動的速度,所以也稱為慣性離心力。慣性離心力通常比地轉偏向力小。但是,在低緯度地區,或空氣運動速度很大,而曲率關系很小時,也可能達到較大的數值,並可能超過地轉偏向力。
(4)空氣的亂流運動可能在上、下層之間有差異,方向可以不同,速度也可以不一樣,這時就可能產生摩擦,稱為內摩擦力。亂流作用越強,內摩擦力也就越大。近地層空氣運動和地表面之間也會產生摩擦力,稱外摩擦力。它是地表面對空氣運動的阻力,方向與空氣運動方向相反,並偏向一邊約35°,大小與空氣運動速度及摩擦系數成正比。內摩擦力與外摩擦力總稱摩擦力,它使空氣運動速度減小,方嚮往一邊偏離。摩擦力越大,偏離也越大。在海洋上偏離角度要小些,約10°。在陸地上偏離角度可達35°左右。摩擦力的大小與高度有關系,在近地層30~50米處摩擦力最大,到1000~2000米已不顯著。所以在這個高度以下,稱為摩擦層,以上則稱為自由大氣。
從上述各種力可以看出,只有氣壓梯度力才可以使空氣從靜止狀態產生運動,是空氣運動的起動力。其他力只能改變空氣運動的方向或速度,並只有當空氣已經運動時才會發生,不是空氣運動的起動力。
7. 為什麼空氣能讓風車轉起來
這樣就明白啦......竹蜻蜓是靠轉動推動空氣流動,風車是靠空氣流動而轉動。雖然只是逆過來,但是不能說是同一個原理。 因為風的動力轉化為兩個方向的力,一個軸向,另外一個是徑向。軸向力對葉片作功,推動葉片轉動,徑向力為支架所平衡。 這樣,風力就轉化為風車的旋轉力矩,使風車不停地轉。
8. 為什麼物體通過空氣移動
第一個,物體運動時前面會把氣體分子擠到兩邊造成兩邊氣壓略高,而由於物體的運動,物體後面氣壓略低,所以兩邊的氣體會再回到中間
第二個沒怎麼看懂,不過葉子向前跑也是由於氣壓問題.