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如何让纸飞机飞得更远

2021-10-15何芳

中学生学习报 2021年13期

何芳

我们从小就喜欢玩纸飞机这个游戏,并不由自主得发起与同伴之间的纸飞机大赛,那么怎样才能让纸飞机飞得更高更远呢?今天就从数学角度来分析这个问题:假定纸飞机的机翼是平面,通过建立合理的数学模型,计算出使纸飞机尽可能飞得远的最佳投掷角度。

1问题表述

纸飞机飞行的动力来自于出手时的动能,在投出后,若是飞机的高度保持不变,而空气阻力又会逐渐减缓飞机的速度,此时纸飞机便会用牺牲重力势能的方式换取继续向前运动的动能,因此我们看到的纸飞机多成一条滑翔轨迹。机翼与机身的比例是否恰当,投掷力度是否合理,纸飞机的重心是否合理、投掷角度是否科学等因素都是纸飞机飞的高,飞得远的关键。

2.问题分析

通过对纸飞机受力分析,研究纸飞机的抛出角度

纸飞机自身没有动力,在抛出瞬间获得一定初速度,飞行时,机翼使空气分流,形成上下压力差,产生机翼的升力,升力与阻力合成为空气动力,维持纸飞机的飞行。因此需要根据伯努利定律,对纸飞机进行受力分析,研究纸飞机的受力情况,讨论气流遇到纸飞机时,如何被机翼分成上下两股气流,形成压力差从而产生升力。

3问题的求解

(1)气压与气流对机翼的作用

根据高一物理的学习,我们可以知道空气流速越快,压强越小;反之空气流速越慢,压强越大。气流遇到纸飞机时,被分为两股气流,部分从机翼的上表面流走,部分从机翼的下部分流走。……

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