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能飞起来的纸轮

http://www.newdu.com 2019-10-22 上海物理教育网 佚名 参加讨论

    你用纸做一个长10匣米,直径是4厘米左右的纸筒,纸筒两端再安上两个大圆纸片,做成一个纸轮。在纸轮的轴上再缠绕长50厘米左右的窄纸条,窄纸条的末端由纸筒的下边缘沿水平方向用手拉直。这时,用手水平向前迅速抽纸条时,纸轮就在拉力的作用下向前滚动,然后向上飞起来,最后又落下来。
    
    纸轮为什么能飞起来呢?
    纸轮飞起来的主要原因是纸轮旋转。纸轮旋转包含两种运动:既一面向前运动,又同时绕轴转动。圆筒的转动带动了圆筒周围的空气,形成了绕筒的环流,这个环流与圆筒向前运动形成的气流合成,使圆筒上边缘对空气的速度变大了,而圆筒下边缘对空气的速度减小了。流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。所以,圆筒的下边缘受到气体向上的压力大于圆筒的上边缘受到的气体向下的压力(如图),当纸条抽的足够快,上下压力差大于纸筒重量的时候,纸筒就能飞起来。
    
    像这种旋转体在流体中运动时受到侧向作用力而偏转的现象在体育活动中常常见到,在乒乓球比赛中欧洲运动员拉出的孤圈球特别凶狠,常常使许多对手接球失误。所谓弧圈球实际上也是一种一边前进一边旋转的球。提拉弧圈形上旋球时,运动员挥动大臂,当球拍在接触乒乓球时通过摩擦使球猛烈旋转,并且边旋转边前进。乒乓球飞过网之后沿曲线弯向桌面。足球运动员常常踢出漂亮的“香蕉球”,香蕉球在空中沿弧线飞行,绕过人墙拐弯钻入球门,也是这个道理。
    
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