用纸杯做一个马格努斯飞行器

2023-11-01 19:53
科学大观园 2023年21期
关键词:橡皮筋纸杯杯子

纸飞机是一种非常受欢迎的折纸玩具,样式也是各种各样,发射前对着机头哈一口气,然后和小伙伴们一起比拼,谁的飞得更远更平稳。

那如果一个飞行器没有翅膀,它还能飞起来吗?

实验材料

两个纸杯、胶带、橡皮筋。

实验步骤

1.首先,将两个纸杯的底部对齐,用透明胶将其粘在一起。

2.取出3根橡皮筋,使之首尾衔接,连成一根。

3.左手按住橡皮筋的一端,然后把橡皮筋在2个杯子中间绕几圈(注意:橡皮筋要适度拉紧)。

4.一只手拽着橡皮筋一端,另一只手握住纸杯,准备好后就可以松开握纸杯的手,看似应该向前运动的纸杯,却往上飞了起来,在空中呈现出“”的运动状态。

实验原理:

这个马格努斯滑翔器所用到的原理是马格努斯效应,是流体力学中的现象,指一个在流体中转动的物体(如圆柱体)受到的力。

根据流体力学原理,物体速度增加将导致压强减小,流體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。同时,由于横向力与物体运动方向相垂直,因此这个力主要改变飞行速度方向,即形成物体运动中的向心力,因而导致物体飞行方向的改变。在转动过程中,上方转动方向与杯子运动方向相同,压强小,下方与运动方向相反,压强大,开始压强差大,压力差也大于重力,所以杯子有上升阶段;随着转速减小,压强差减小,压力小于重力,合力向下,杯子就掉了下来。

延展阅读:

马格努斯原理还可以解释生活中的很多现象,比如足球运动里很著名的“香蕉球”,足球运动员把球旋转着踢出去,旋转的球会在空中以一个弧线进行运动。

关于这个原理,还有个非常有趣的实验,从大坝上扔下一个篮球,会发现它并不是垂直下落的,而是呈现出弧形的落体轨迹。

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