流體
飛機機翼
造成較快上方流動及其壓力差的是這個預設流場，而非機翼弧度或相等通過時間。
飛機機翼——互動式流體模擬。造成較快上方流動及其壓力差的是這個預設流場，而非機翼弧度或相等通過時間。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
流動升力
這種理想化的流動模型將翼型上的壓力差與向上的升力連結起來。
規定的流場在機翼上方有更快的空氣和更低的壓力。它說明了壓力差對升力的貢獻；它並不假設空氣微團必須同時到達。
- 伯努利方程 P + ½ρv² = 常數
- 升力 ∝ ΔP · 面積
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
空氣在機翼彎曲頂部的流動速度比其下方的流動速度更快。根據伯努利原理，哪個表面的壓力較低——這對機翼意味著什麼？
預測權重
- 頂面壓力較低，產生淨向上力（升力）。
- 底面壓力較低，將機翼向下推。
- 兩個表面壓力相等，因此不存在淨力。
可變角色
您設定的內容：
- 底部路徑區域 A₁ (m²)
- 頂路徑面積 A2 (m²)
- 入口空氣速度 v₁ (m/s)
您測量的內容：
- 頂面速度 v2 (m/s)
- 壓力差 ΔP（頂部 - 底部） (kPa)
調查如何進行
- 打開「機翼流體（fluid-wing）」預設並按重設。空氣流過翼型截面；上表面通道比下表面更窄，因此上方的空氣流速更快。
- 啟用上表面速度與壓力差讀數。
- 為每次試驗設定上下表面的橫截面積與入口空氣速度，並記錄上表面速度與壓力差讀數。
控制方程
連續性方程 — A₁·v₁ = A₂·v₂
對於不可壓縮流體，沿流線的流量（面積×速度）是守恆的：A₁v₁ = A₂v₂。翼型上表面較窄的通道會迫使那裡的空氣流動得更快。
伯努利方程式（空氣） — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
沿著水平流線，P + ½ρv² 保持恆定。機翼頂部移動速度較快的空氣的壓力低於機翼下方速度較慢的空氣的壓力——這種壓力差有助於升力。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗，先由連續性方程計算v₂ = A₁v₁/A₂，再使用空氣密度1.225 kg/m³計算ΔP = P_頂部 − P_底部 = ½ρ_air(v₁² − v₂²)。將兩者與讀數比較——ΔP為負值，因為頂部流速更快的空氣處於更低的壓力，而正是這一點把機翼抬升起來。
- 對於類似速度，此處的壓力差（以 Pa 為單位）比 fluid-venturi 實驗中的壓力差小得多。使用伯努利方程式中的密度值解釋原因。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 這個模型（連續性+伯努利）部分解釋了機翼如何產生升力，但真正的空氣動力升力也很大程度上取決於機翼的迎角，並且不需要機翼上方和下方的空氣團一起到達後緣。為什麼一個簡單的關於電梯的「同等傳輸時間」的故事可能會產生誤導？
- 高海拔處空氣密度會降低。請用ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²)解釋，為什麼機翼在稀薄的高海拔空氣中需要更快地移動，才能產生與海平面相同的升力。
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- 歡迎學習「飛機機翼」
- 播放
- 壓強差
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。