为什飞机在空中转弯侧倾飞行时,杯子里的水还是跟杯口呈水平状态?

为什飞机在空中转弯侧倾飞行时,杯子里的水还是跟杯口呈水平状态?

一,为什飞机在空中转弯侧倾飞行时,杯子里的水还是跟杯口呈水平状态?

因为离心力,同时客机也达不到机翼垂直地面这样的侧倾角度,而战斗机通常转弯较快,离心力更大,垂直地面也无妨。下图可以看出,客机与地面垂直是不现实的,当战斗机盘旋的时候,要达到78.5度角,过载都达到五倍重力了。

飞机侧倾是为了转弯时平衡离心力,不然的话,转个弯就飘到相反方向去了。通常客机都是 大角度缓慢转弯,一者受限于机身结构,另一方面速度也达不到要求,侧倾角度太大就失去升力了。

当角度不大的时候,客舱内的离心力也会大于重力,此时就会有过载,我们坐在飞机上明显感觉到身体变沉了。此时水杯的水受到重力,也受到离心力的作用,两者综合的力方向是与机翼垂直的,不然飞机就不能保持平衡了。

摄影师的杰作,让我们误以为客机能达到如此大的转弯角,其实以客机的机翼强度也许能达到,但是是不允许的。一般的客机达到1.5个G的过载都算比较猛烈了,再到1.8个G的过载,哪怕是空中颠簸,都要写报告了。事后可能还会进行机身结构检查。机翼承受的极限载荷差不多能达到2.5到3.0个G,超过极限过载一定时间,就有可能造成机身结构严重受损,导致航空事故。

而且客机一般转弯角度小于30度,这时候我们都没啥感觉。转弯角度再大一点,就让人比较担心了。

别看各种航展的时候客机各种秀操作,就差没翻滚了。其实按照厂家手册规定,是不允许那么干的。人家只是在展示飞机的极限性能,秀飞机操作和结构性能优良呢。

现场看过杂技演员表演“水流星”,一根绳子,一头吊着一个水碗,在碗内加上水,演员提着绳子先使碗口朝上转起来,越转越快,达到一定程度,就能使水碗沿不同角度转动,而碗中的水面保持与碗口相平不会洒出。

碗中的水受到两个力的作用,一个是重力,大小和方向都不变,另一个是碗的压力,大小和方向都会变化,这两个力的合力的大小和方向也会变化。碗中水由于惯性保持原来的运动状态,会远离转动中心,这个合力会使水靠近转动中心。当水的转动速度足够大时,水因惯性远离转动中心的距离与被合力拉近转动中心的距离相等,这时这个合力正好等于水做圆周运动的向心力,碗中水就只能绕转动中心转动,而不会洒出。

大家看看,飞机转弯时杯中水像不像在耍“水流星”,并且飞机速度足够大,杯中水随飞机一起绕转动中心做圆周运动,水就保持形状不变,不会出现波动。另外,过山车穿过圆形轨道,不会跌落,也是这个道理。

惯性

这个其实就是所谓的离心力。


一个很简单的例子,你拿一个水瓶子,把盖子拧开,里面装半瓶水,不再使用盖子合上,然后再系上一根绳子,你拉住绳子的一头快速地甩动,只要你甩得足够快,这个时候如果有高速摄影机的帮助,你会发现水瓶里的水是一直朝着绳子直线的相反方向的底部放着的,并没有里面的水有溢出的情况。

这就是所谓的离心力。


飞机在空中转弯侧倾的时候,飞机会受到两个力的影响:一个是飞机会受到来自地球的重力,第二个则是飞机会受到来自侧倾飞行时的离心力;但其实水杯里的水也并不是水平状态,而是稍微会偏一点。


因为水杯里的水会受到来自两个力的影响,最终体现的结果是合力并不是完全由离心力决定,而是重力与离心力的合力共同决定了水杯里的水的平衡问题。


以上回复,希望对你有所帮助。

因为飞机转弯与汽车不同汽车快速转弯水都会溢出来,飞机转弯会同时侧倾机身在离心惯性力作用下水的压力是指向杯底,乘客也不会有象坐汽车转弯时的向外倾倒的感觉


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