回旋镖是如何飞行和折回的?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2018-03-02 14:11:47

本文通过解释回旋镖的飞行原理,揭示了其能够飞出去又飞回来的物理机制,涉及牛顿第三定律和伯努利定律的应用。

小时候大家都玩过《冒险岛》这个游戏,主人公在某一关可以获得一个回旋镖的武器,这种武器发出去之后又飞回来,可以说是非常强大了。但是为什么回旋镖飞出去还能飞回来呢?

说起回旋镖,从形状上来说,有没有觉得和飞机有异曲同工之妙,假如把飞机的机身去掉,只留下两个机翼,拼起来是不是就像一个回旋镖!

假如我把回旋镖看成一个简单的倾斜面,那么根据牛顿第三定律,所以当你推动它时,它会使空气向下偏转,从而使飞镖向上偏转。而飞机的话,与螺旋镖类似的推力来源于其发动机。而我们知道空气速度的增加会导致静态压力的减小(流体系统中的伯努利定律),如图所示,回旋镖受力向图中左侧飞行,而此时为逆时针方向,当空气穿过回旋镖时,空气需要在另一侧同时相遇,所以它的速度会加快。

由于它在顶部(A)移动速度比在底部(B)移动得快,从而产生了一个力矩,这个力矩会改变回旋镖旋转的角动量的方向(也就是回旋方向的轴向),这一机制称为陀螺式的进动过程,直接导致了飞镖回归的现象。

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