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風帆動力學的知識

《加油!向未來3》第十期節目中,「東風號」帆船實力出鏡,同時,節目製作了「東風號」帆車,帶我們揭秘風帆動力學的知識點,了解帆船比賽的制勝法寶。

沃爾沃環球帆船賽是全球最頂尖的離案帆船賽事,在今年,「東風號」跨越45000海里,途經六大洲、12座地標城市,終於跑贏了這場海上終極馬拉松,第一次為中國拿下了世界冠軍!

為讓觀眾了解風與帆是怎樣合作的,節目製作了一個小帆車,並用8台巨大排風扇模擬海風。其中,車長3米,高3米2,帆的面積是2.7平方米,風帆車的中心位置到風扇的距離是5米,並且與風扇成15°夾角。

我們知道帆船在海上通過調整帆和風向的夾角來前進,那究竟是怎樣的角度才能保證帆船前進呢,節目通過實驗來驗證。

對船帆分別進行順時針調整45°、逆時針調整45°、與小車中軸線保持平行角度,這三種調整角度的方式中,有幾種可以在風帆打開之後使帆車向前行駛呢?

為見證這一奇蹟時刻,小撒毛遂自薦,做起了實驗員。

首先對順時針45°的角度進行驗證。

可以看出來,帆車動了。

emmmm……但是它在向後退

之後開始驗證逆時針45°的情況。

這一情況下帆車終於向前行駛了。

最後驗證平行角度下的帆車行駛情況,結果是小車以非常緩慢的速度前進。

此時,曹則賢老師老師提出了異議,認為實驗裝置在風力的影響下未達到理想狀態,帆發生了變形,因此實驗結果產生了誤差。

為此,現場緊急檢查裝置,主持人用手卡固定住船帆,使實驗更加嚴謹。

之後再次對平行角度進行了驗證。

在這種情況下,帆車並沒有動,小撒忍不住為小帆車加油打氣。

這時,來自小尼直擊靈魂的一句話讓大家期望結果會有轉變。

然鵝,最終帆車依然沒有動。小撒給了帆車一個推力,依靠慣性滑動之後,帆車還是保持不動

結果證明,只有逆時針45°時,帆車才會向前行駛。這其中是怎樣的原理呢?

那順時針45°情況下帆車為何會後退呢?

以此類推,平行角度時帆車保持不動就可以理解了。

最後,回歸到具體到帆船比賽,曹老師為我們解釋了實際情況中還有水對船的作用,水對船的切線的力最終決定了船的行駛方向。

與此同時,曹老師還為我們解答了一個疑問:帆船比賽中,船頭並沒有朝向終點為什麼最後帆船還是划過終點線取得勝利。

看到這裡終於明白原來帆船比賽蘊含著這樣的科學原理,獲得這一獨門秘籍,你就會成為「控風小能手」。

文章來源於加油向未來,版權歸原作者所有,如有侵權,請與我們聯繫。


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