轿车做成流线型的目的是什么?
精简汽车的目的是什么?当快速行驶时,这种形状会增加还是减少汽车和地面之间的摩擦力?这和举起飞机机翼的目的一样吗?跑车的“尾翼”有什么作用?
一位老师在谈到“流体压力和流速之间的关系”的内容时,曾以汽车的流线为例进行解释。当时,老师认为汽车的流线型(上凸下平)可以利用气流在快速运动时产生的向上的压力差来降低汽车对地面的压力,从而减少摩擦,加速和节约能源。
我认为这个解释不恰当,我想和我的同事们讨论一下。首先,应该清楚的是,汽车可以通过面对轮胎在地面上的向前摩擦来保持恒定的速度或向前加速。如果摩擦力减小,将不利于汽车的向前运动。这种形状的汽车不仅会降低地面压力,减少摩擦,不利于加速,而且会造成漂浮感,使控制失灵,难以控制等不良影响。既然它是不利的,你为什么要做出这样的形状?
事实上,许多生活例子不能从一个单一的角度来理解。
与子弹头列车类似,流线型列车可以有效降低空气阻力,加快速度,从而节约能源。正是为了这个目的,人们把他们的汽车做成流线型。可以想象,如果汽车都做成方形的公共汽车,虽然没有减少地面摩擦的不利影响,但空气阻力将大大增加,弊大于利。那么,如何在降低空气阻力的同时,解决由流线引起的摩擦降低的不利影响呢?对于普通汽车来说,速度不是太快,这种影响不大,所以可以忽略不计。对于快速跑车,人们不得不考虑这个问题:尾部装有与机翼相对的尾翼,产生的“抗升力”可以将尾部附着在路面上,从而增加后轮的抓地力,减少尾部漂移、翘尾和摆动的趋势。
有些人可能会问,当他们看到上面的内容时:为什么公共汽车不也是流线型的,以减少空气阻力?我们仍然需要从不同的角度来看待这个问题。虽然方形不利于减小空气阻力,但从实用的角度来看,方形在保证车内足够空间的同时,可以大大节省整个车所占用的空间。同时,还能使结构简单,降低消耗。如果把公共汽车做成方形,利大于弊。
因此,当我们从生活现象中挖掘物理知识时,我们应该充分考虑各种因素。我们不能从一个单一的现象中得到所谓的物理定律,在引导学生列举例子时,我们也应该这样做。“从生活到物理”应该是合理的。
推荐阅读