硬币起飞试验的感想——流体力学现象的研究

　　1 硬币起飞实验

　　1.1 硬币起飞实验的内容及现象

　　将喷气口刚好与硬币圆周相切这样就可以近似忽略水平气体将硬币吹起的可能，其次要将喷气口由高向低调解，否则气体将会将硬币由下掀翻从而得不到我们要的实验现象。这时我们打开气泵，有小到大调节气泵的流量，我们可以看到当风速达到一定的大小后硬币便漂浮起来;我们更换不同的硬币，他们都有对应的气体流速当达到这一流速后硬币便漂浮起来。

　　但当我们将硬币换成与之质量相差不大的纽扣时，我们会发现当气源的气体流速达到几倍于对应硬币漂浮的气体流速时，纽扣也不会漂浮起来。

　　我们可以想到硬币之所以可以飞起来是由于硬币上部的空气流动速度比下部的空气流动速度快;纽扣与硬币的不同在于它的中心有使上下相通的洞，从而使上下的空气流动速度差没有硬币上下两面空气流动速度差大所以它飞不起来。而蜡烛火焰之所以发生倾斜也是由于吹气产生火焰两边空气流速差。

　　1.2 硬币起飞实验原理与公式推导

　　其实本实验产生的原理早在1738年便由瑞士科学家伯努利(D . B e r n o u l i ，1700～1 7 8 2 )首先提出，这种流体(包括气体和液体)的流速与压强的关系称为伯努利方程。

　　(式中的 是指流体的密度)

　　由这个公式我们可以推算出使各种硬币起飞气流流速的最小极限，此实验我们所用硬币有：①一角(旧)②一角(新)③ 5 分④ 1 分，其分别厚度用游标卡尺可测的对应为：2.40mm,1.70mm,1.68mm,1.32mm从数据上我们可以看出gh一项在此计算中是可以忽略不计的。

　　由于在实验室中我们可将硬币下部的空气流动速度近似看为 0，硬币下部的大气压强看为 P，硬币上部压强设为 P。

　　则公式可以简化为

　　对于硬币有： 由此式可的：

　　又因为硬币的受力分析可得：

　　有 ①②可得: (式中 是空气密度,为 1.29kg/m3)

　　2 流体力学现象的研究

　　2.1 飞机为何能上天?

　　到目前为止，除了少数特殊形式的飞机外，大多数飞机都由机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置五个主要部分组成飞机是重于空气的飞行器，当飞机飞行在空中，就会产生作用于飞机的空气动力，飞机就是靠空气动力升空飞行的。在了解飞机升力的产生之前，我们还要认识空气流动的特性，即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流，一种流体，这里我们要引用两个流体定理：连续性定理和伯努利定理

　　体的连续性定理：当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时，由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。