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簡介
編輯圍繞物體流動的流體對其施加力。 升力是該力的垂直于迎面而來的流動方向的分量。 它與阻力形成對比,阻力是平行于流動方向的力的分量。 升力通常向上作用以抵抗重力,但它可以在與流動成直角的任何方向上作用。
如果周圍的流體是空氣,則該力稱為空氣動力。 在水或任何其他液體中,它被稱為流體動力。
動態升力與流體中的其他類型的升力不同。 空氣靜力升力或浮力,其中內部流體比周圍流體輕,不需要運動,被氣球、飛艇、飛艇、船和潛艇使用。 摩托艇、沖浪板、風帆沖浪、帆船和滑水板使用滑行升降機,其中只有身體的下部浸沒在液體流中。
概覽
編輯圍繞固體物體表面流動的流體對其施加力。 無論物體是在靜止流體中移動(例如飛機在空中飛行)還是物體靜止而流體在運動(例如風洞中的機翼)或者兩者是否都在運動(例如 帆船利用風前進)。 升力是該力的垂直于迎面而來的流動方向的分量。 升力總是伴隨著拖曳力,拖曳力是平行于流動方向的表面力的分量。
升力主要與固定翼飛機的機翼有關,盡管它更廣泛地由許多其他流線型物體產生,例如螺旋槳、風箏、直升機旋翼、賽車機翼、海上風帆、風力渦輪機,以及帆船龍骨、輪船 的舵,和水中的水翼。 飛行和滑翔動物也使用升力,尤其是鳥類、蝙蝠和昆蟲,甚至在植物世界中某些樹木的種子也使用升力。雖然升力這個詞的一般含義假設升力與重量相反,但升力可以在 相對于重力的任何方向,因為它是相對于流動方向而不是重力方向定義的。 當飛機在直線水平飛行中巡航時,大部分升力與重力相反。 然而,當飛機在轉彎中爬升、下降或傾斜時,升降機相對于垂直方向傾斜。 升力也可以在某些特技飛行中或在賽車的機翼上充當下壓力。 升降機也可能在很大程度上是水平的,例如在帆船上。
本文討論的升力主要與機翼有關,盡管海洋水翼和螺旋槳具有相同的物理原理和相同的工作方式,盡管空氣和水在密度、壓縮性和粘度等方面存在差異。
升力機翼周圍的流動是一種流體力學現象,基本上可以在兩個層面上理解:有數學理論,它們基于既定的物理定律并準確地表示流動,但需要求解偏微分方程。 還有沒有數學的物理解釋,不夠嚴謹。 用這些定性術語正確解釋提升是困難的,因為所涉及的因果關系是微妙的。 涵蓋所有基本方面的綜合解釋必然很復雜。 也有許多簡化的解釋,但都留下了現象的重要部分無法解釋,而有些也有根本不正確的元素。
機翼升力的簡化物理解釋
編輯機翼是一種流線型的形狀,能夠產生比阻力大得多的升力。 平板可以產生升力,但不如流線型機翼那么大,并且阻力稍大。大多數簡化的解釋遵循兩種基本方法之一,基于牛頓運動定律或伯努利原理。
基于流動偏轉和牛頓定律的解釋
機翼在空氣流過時通過對空氣施加向下的力來產生升力。 根據牛頓第三定律,空氣必須對機翼施加一個相等且相反(向上)的力,這就是升力。
當氣流接近機翼時,它向上彎曲,但當它通過機翼時,它改變方向并沿著向下彎曲的路徑前進。 根據牛頓第二定律,這種流動方向的改變需要機翼向空氣施加向下的力。 那么牛頓第三定律要求空氣對機翼施加向上的力; 因此,會產生與方向變化相反的反作用力升力。 在飛機機翼的情況下,機翼對空氣施加向下的力,而空氣對機翼施加向上的力。
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