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  • 1 # 科學小將

    迴旋鏢(標)的飛行現象,可以用迴旋鏢與空氣、重力的作用來解釋。若在真空中,由於缺少空氣的作用,只需要考慮重力對回力標的作用,其飛行軌跡是個拋物線。若在空氣中,需要考慮空氣和重力對回力標的共同作用,其飛行軌跡是個接近閉合的曲線,與轉動慣量、相對速度、伯努利原理、向心力作用等物理原理有關。

    回力標有兩面,一面平坦,一面圓滑突起。如果以水平方向投擲回力標,依據伯努利原理,流經回力標的空氣會在回力標平坦的一面對回力標產生一個垂直方向的推力。

    被投擲出去後,回力標上的各點與空氣的相對速度均不相同。回力標的向前速度,加上或減去各點由於回力標自轉所產生的不同速度,才是各點與空氣的相對速度。如果以水平方向投擲回力標,依據伯努利原理,流經回力標的空氣會在回力標與空氣相對速度較小的一側對回力標產生一個水平方向的推力。

    如果以垂直方向投擲回力標,其飛行時力的作用和以水平方向投擲回力標的情況一樣。

    回力標回飛的原因,主要在其自轉。回力標繞自轉軸高速旋轉,形成其較高的穩定性。由剛體定點轉動動力學知道,回力標和陀螺一樣,其自轉軸也繞鉛直線旋轉,進而使回力標回飛。

    知識,伯努利效應:

    流體速度加快時,物體與流體接觸的介面上的壓力會減小,反之壓力會增加。

    伯努利效應保證升力,

    自旋保證鏢面上受力不均,產生改變執行軌跡的力,使得鏢自動回到原點。

  • 2 # 核先生科普

    迴旋鏢在古代是以狩獵工具出現的,在20000年前就已經發現了最早的迴旋鏢。迴旋鏢也稱回力標,即從扔出去以後,一直在高速繞自身旋轉軸在旋轉,這也是迴旋鏢能夠回來的奧秘。

    下面詳解解說回力標迴旋回來的原因

    回力標能夠迴旋回來的必須具備以下兩個特點:

    一、飛出去時必須要旋轉,保證進動;

    二、其截面一定是下平上曲,保證升力。

    受力分兩步,一來分析迴旋鏢能夠回來的原因,二來分析迴旋鏢不會立刻落地的原因。

    回力標能夠飛回的原因就是進動,進動的作用使得迴旋鏢的運動軌跡傾向於圓形。

    為了更方便講解進動,採用如上圖的經典陀螺進動模型。陀螺在自旋,根據右手螺旋定則,旋轉的陀螺角速度方向為L,重力矩M=r×mg,×演算法的規則依然是右手定則,重力矩M的方向如圖中M所示。

    由圖中所示M始終垂直L,即力矩方向始終垂直角速度方向,根據物理學原理,力矩是引起角速度改變的原因,由於這個90度夾角的存在,力矩就一直在試圖改變角速度,正是這樣,角速度方向一直在改變,從而軌跡形成一個圓。

    回力標不落地可以用伯努利方程解釋

    不管什麼形狀的回力標,其截面一定是如下圖所示的,上曲下平,這樣回力標上方流動的空氣速度一定是高於下方空氣流動速度,與機翼的升力類似,空氣流速差就產生了一個向上的壓力差,這就是回力標能夠迴旋一圈不落地的原因。

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