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马格努斯滑翔机影响因素的研究

2018-05-04韩烁于航黄尚攀张豫坤祁继隆何开棘

大陆桥视野·下 2016年6期

韩烁 于航 黄尚攀 张豫坤 祁继隆 何开棘

【摘 要】马格努斯效应最早是由德国物理学家海因里希·马格努斯在1852年提出的。本文对此题进行了较为一定的理论分析及相应的实验证明,从角速度、速度、质量等几个方面详细分析了这些因素对马格努斯滑翔机的影响,并拓展了其在生活和工业方面的应用。

【关键词】马格努斯效应;伯努利方程;横向力;角速度

1852年德国物理学家海因里希·马格努斯提出“当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转”的现象,后以他的名字命名为“马格努斯效应”。简单地实验可以理解为“将两个轻质杯子的底部粘在一起来制作一个滑翔机,将一根弹性带子缠绕在滑翔机的中心并抓住余下的自由端,当握着滑翔机时,拉伸带子的自由端然后释放滑翔机”。本实验对马格努斯效应进行了理论分析对通过实验验证了几个因素对其运动的影响。

1.马格努斯原理

马格努斯效应属于流体力学中的现象,旋转体之所以能在横向产生力的作用,从物理角度分析,是由于物体旋转可以带动周围流体旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧流体速度减小。根据伯努力定理,流体速度增加将导致压强减小(高度相差十米以内可忽略其高度变化),流体速度减小将导致压强增加,这样就导致旋转物体在横向的压力差,并形成横向力。……

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