飛機為何能飛?揭祕白努力定律與流體力學

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魔力棒球

白努力定律

1
2

𝜌𝑣

2

+𝜌gh+P=constant

流體流速快→壓力小

流體流速慢→壓力大

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飛機是怎麼飛起來的?

1.白努力定律:機翼上方空

氣流速快,下方流速小,導

致上方壓力小,下方壓力大,

對機翼產生一抬升力。

2.柯恩達效應(Condă effect)
流體傾向於黏著表面移動。

3.機翼為前高後低的形狀

這點加上柯恩達效應,會導

致氣流離開上翼面時,角度

是略為向下的(稱為下洗,

Downwash)。就是這一點

點的向下推力,讓飛機飛起

來的。

雷諾數與流體力學

雷諾數公式:

𝑁

𝑅

=

𝑣𝐷𝜌

𝜇

=

𝑣 ∙ 𝐷

𝜈

𝑣:流體之流速

𝐷:流體運動之尺度大小(直徑)

𝜈:運動黏度

𝜌:流體之密度

流體的狀態

1.層流(Laminar flow):流

速小時,流體分層流動,

互不混合。

2.過渡流:流速增加,流線

有波浪狀擺動。

3.紊流(Turbulent flow):

流速大時,流速不再清晰,

流場中有小漩渦。

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下墜球

上升球

在介紹過白努力原理後,

我們用下墜球來做個示範

吧!當球向下旋轉的時候,

球上緣的旋轉方向會跟空

氣的流向相反;反之球下

緣旋轉方向跟流向相同。

可以得知球上緣的空氣流

速較慢,下緣較快。根據

白努力原理,產生一個向

下的力,讓球產生下墜的

效果。

介紹完下墜球後來談

談上升球吧!它的旋

轉方向與下墜球相反,

因此球上緣的空氣流

速快,壓力小;下緣

流速慢,壓力大,球

因而受到向上的力,

使球下向掉的力道減

小,而產生往上飄的

錯覺。

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變化球的握法

二縫線速球

:球投出

旋轉的時候,同時有

兩條縫線對周圍空氣

產生加速減速的作用,

變化較多,也較難控

制。

四縫線速球

:比二

縫線多兩條縫線對

空氣作用,因此變

化幅度較二縫線更

明顯。通常是一個

投手所能投出的最

快球路。

曲球

:是變化球中

變化幅度最大的球

種。曲球投出後,

拇指會位於較高的

位置。根據白努力

定律,球會下墜。

伸卡球

:握法與二縫

線類似。食指用力使

球產生側向旋轉,球

通過本壘板時,會向

右打者的內側移動。

滑球

:與伸卡球類似,

也是讓球造成側向旋

轉。但因為旋轉方向

不同,所以在經過本

壘板時,則是朝右打

者外側移動。

蝴蝶球

:蝴蝶球需要

特殊的握法來讓球達

到不旋轉的狀況,因

為沒有旋轉,球很容

易受到外界的氣流干

擾而飄忽不定。

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