流線形為什麼受到的阻力小

時間 2021-08-30 09:24:00

1樓:匿名使用者

首先,所有的液體和氣體都是由可滑動的粒子組成的。當液體或氣體通過一個表面時,最靠近表面的粒子層會附著在表面上。而這一層之上的粒子運動會因為物體表面相對靜止不動的粒子層而減慢。

同樣,這一層以上的粒子的運動也會受到影響,導致滑動速度的減慢,只是減少量減小了。離物體表面越遠,粒子層受的影響越小,直到它們以自由粒子移動。那一段導致粒子滑行速度減慢的層,稱之為臨界層。

它出現在物體的表面,形成表面摩擦力。學過中學物理對分子力學有初步認識的讀者應該很容易理解這一點。

力需要改變分子的運動方向,於是形成了第二種力,稱之為形狀應力。在空氣動力學中,尺寸也是因素。賽車的前鼻(當你正面看到賽車的那一部分)越小,分子改變方向的面積越小,也越容易通過。

少量的引擎動力被流動的空氣所吸收,絕大多數都轉化為在賽道上疾駛的動力。在規定的引擎作用下,賽車就能跑得更快。

然而事情並不是那麼簡單——物體的形狀也很重要,它決定了分子移動的難易。空氣習慣附著於物體表面,所以在氣流中拉動一個光滑表面的盤子要比拉一個類似前鼻的弧線狀碗困難得多。氣流會在碗狀表面上翻轉,但是卻會黏著在光滑的盤子表面。

空氣動力學的研究發現,淚珠狀形體最易於通過氣流。圓頭在前,尖端在後,大多數人可能覺得很奇怪。

當氣流沿著曲線運動(或是改變方向),只要是薄薄的,它的運動不會發生改變。然而,當曲線有一定的形狀,或者方向突然變化(就像遇到尖的物體),氣流會在物體表面一分為二,而沒有足夠的能量來通過表面。這種情況是需要避免的,因為臨界層是很厚的,前面的氣流就會減慢,並像固體表面一樣阻擋了後面的氣流。

所以尖的物體通過氣流只能產生更大的阻力。

那麼是不是圓形物體在空氣中運動最為理想呢?錯了!當一個球在空氣中運動,一開始氣流會隨著球的弧線而變化,然而,當它通過球體半徑最大處後,氣流仍會追尋球的弧線,但這時球面已急劇趨向減少。

對於氣流運動來說這是最困難的,所以當氣流通過半徑點後,就不再依附於球體表面,而變得散亂無章。散亂的氣流會無序地旋轉,比起自由運動的氣流產生的壓力較小,所以會產生吸引力來阻礙球體的運動,減慢其運動速度。而前面所提及的淚珠狀物體,當氣流通過類似球體的弧線後到達臨界破壞點時,淚珠狀形體會有一個傾斜面來支撐氣流的運動。

物體得以乾淨利落地以最小的阻力從氣流中通過。舉個簡單的例子:一個自由下落的懸垂液滴必定是淚珠狀,因為這樣的空氣阻力最小,如果只是簡單的球面,只會造成更大的阻力。

2樓:匿名使用者

空氣從流線形物體兩邊流走,使物體受到的空氣阻力減小

3樓:匿名使用者

引用空氣動力學的說法,流線型是物體的一種外部形狀,通常表現為平滑而規則的表面、沒有大的起伏和尖銳的稜角。流體在流線型物體表面主要表現為層流,沒有或很少有湍流,這保證了物體受到較小的阻力。流線型物體通常較為美觀,經常出現在產品外觀設計中。

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