风筝受力原理

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风筝受力原理



风筝上天有两个必要的条件:

1)风筝要在有风的天气下,风筝才能放飞。

2)风筝都需要有提线的牵引,“断线的风筝”在短暂的飘远之后必定会掉下来。



扬力的产生:风筝在空中受风,空气会分成上下流层。通过风筝下层的空气受风筝面的阻塞,空气的流速减低,气压升高;上层的空气流通舒畅,流速增强,致使气压减低;扬力即是由这种气压之差而产生的,这正是风筝能够上升的原因。

以上可知,扬力的产生有2个要素:(1)风力;(2)牵引力;这就解释了开头提出的问题。在风力、牵引力和由此产生的扬力三个力的作用下,风筝在空中基本上是达到受力平衡的。



风筝在空中稳定时的受力示意图:



风吹在风筝面上,产生一个垂直于风筝面的压力F(即上扬力),这个力可以分解为水平方向的分力F2和竖直方向的分力F1 F2 的作用是使风筝远离,F1 的作用是使风筝上升,同理,风筝线的拉力T也可以分解为水平竖直两个分力T1T2 G为风筝的重力。当风速较大时,压力F较大,竖直方向满足F1 T2 + G F1T2G0 风筝上升。此时应该将风筝线放出,使水平方向满足F2 T1 ,风筝远离。风筝上升到一定高度和距离,风筝线的重力大大增加,使得拉T 大大增加,而且风筝线和竖直方向的角度减小,使得分力T2 大大增加,达到F1T2G = 0时风筝就不再上升,而是稳定在空中。风筝刚放飞时,地面附近风速常常较小,往往需要人为助跑来加大风的压力F 以满足上升的条件,这里应用了相对运动的原理。



风筝在空中的受力:风力的方向基本上是水平方向,而风筝受风的角度和上扬力的大小,可以由提线方便地控制。几次练习后放风筝者会很快掌握控制风筝的技巧:放风筝的时候,一般是一抽一放。



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抽的时候,因为风筝提线一般放在风筝面靠上的位置,加大牵引力可以控制风筝角度变小,上扬力增加,风筝稳步上升;放的时候,即平衡的风筝牵引力变小,在风力和扬力的合力作用下,风筝会飞高飞远,但是必须很快又抽,以再次保持风筝的角度稳定。



风力正盛的时候可以多放线,当风力稍有下降,就收一些线。



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