第三节
升力和阻力

一、流速和压强

流速：就是指流体在单位时间内流过的距离。

压强：就是指物体单位面积上受的压力。

要了解流速与压强的关系，我们可以通过一个实验来揭示二者的关系。如图3－1所示：

我们取一支一头粗一头细的玻璃管，在粗头为A点扎一直竖玻璃管，头细处B点上也扎上一支与A点同样粗细的玻璃细管，然后我们从横管的A端通上水，让水从A端向B端流去。这时我们就会发现竖在A点和B点的竖管中的水位不一样高， A点的水位比B点的高。这是什么原因？水流在粗玻璃管时的速度比较慢所以水流的压强就大，水流到细玻璃管时的速度较快水流的压强就小。怎样来验证水流流在细管里的速度就比粗管的快呢？我们将水龙头全部打开看一下水流速度，然后用手将水龙头的口堵住，留一只小点，水龙头的水就会滋出很远，从而证明“流管变细流速就加快”。从以上实验中我们不难得出的结论是：“流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。”

我们可以再做一个实验，拿一支圆珠笔的笔杆和一个乒乓球，将笔杆竖起来尖端向上，乒乓球放在笔杆的尖端处，对着笔杆向上吹气，开始看到乒乓球在笔杆尖端处上下跳动，随即就会发现乒乓球向一旁倾斜，这时由于杆尖端气流速度快，压强小于旁边，压强的差别引起压力的差别，就总有一股力量把乒乓球推向中间，乒乓球始终围绕气流中心上下跳跃。实验证明：“在一个流体系统中，流体的速度越大，压强越小；流速越小，压强越大。”

二、升力和阻力

1.阻力：我们首先看以下平板的流线图：

平板之前的气流受到平板的阻碍，流管变粗，流动的速度很小；绕到平板上下两侧后，流管变细，速度增大；绕过平板后，突然变化的流管，使气流发生分离，上下交替产生旋涡，旋涡的流动速度很快。绕到平板上下两侧的气流，流速很高，因而压强变小，但上边下边是对称的。而平板前面由于流速小、压强大，后面由于流速大压强小，故同样的受力面积下，从前向后的力大于从后向前的力，于是垂直于空气运动方向的平板最后产生的力，就叫阻力。

2.升力：

我们再看以下平板迎角为60°时的流线图：

气流受到平板的影响，上半部气流首先上翘绕到平板上方向后流，受到挤压后，流管变细，速度增大，因而压强变小。下半部气流由于平板的导向作用和压强差而向下偏转。流管变化不大，因而速度也变化不大。因而使呈60°迎角的平板在气流的作用下上下产生了压强差使平板最终受力的不仅有阻力，而且出现了升力。

从上属气流图的分析可以看出：平板在空气中运动的迎角合适的情况下，气流受到平板的影响，上半部气流首先上翘，绕到平板上边身后流，受到挤压后流管变细，速度增大；下半部气流绕到平板前面，由于流管变粗，流动的速度减小，在平板的导向作用和压强差作用下，向下偏转。由于流过平板上边的气流流速高，因而压强变小，而下半部气流流速小，因而压强大，这时平板的总压力向上并向后倾斜，垂直向上的分力就是升力，水平向后的分力就是阻力。

当风筝的牵引线的拉力与风筝在气流中产生的阻力相等时，牵引力克服了阻力，而升力仍然保存着，所以风筝在升力的推动下就会飞到空中。这就是风筝为什么会翱翔在空中的奥秘——飞行原理。 pPJaUx2R9lV262YE+m/ll2IFVUmYegEzO3vIlCMh4++AYwRiClbNcUzYRj8WsqEL