來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2024-10-31 22:28:01
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用風(fēng)洞“捕風(fēng)捉影”
、僭谏衲≌f《西游記》中,天庭中的風(fēng)神是風(fēng)婆婆和巽(xùn)二郎。他們有一個(gè)大口袋,口袋打開后就能起風(fēng),口袋收住風(fēng)就停了。研究流體力學(xué)的科學(xué)家也有這樣一個(gè)“口袋”,并且功能更加強(qiáng)大:它能制造風(fēng),能研究風(fēng)中的飛行器,還能幫助運(yùn)動員逆風(fēng)飛揚(yáng)。這個(gè)能“捕風(fēng)捉影”的“神器”就是風(fēng)洞。
②風(fēng)洞是現(xiàn)代空氣動力學(xué)研究和試驗(yàn)中使用最廣泛的工具之一。它是一種管道狀的試驗(yàn)設(shè)備,可以人工控制風(fēng)量與風(fēng)速,用于測量空氣流經(jīng)物體時(shí)所產(chǎn)生的氣動效應(yīng)。它不但在航空航天業(yè)中起重要作用,還可以用于設(shè)計(jì)汽車、火車等交通工具,甚至可以模擬測試艦船在水流中的狀況、測量高層建筑和大型橋梁的風(fēng)壓、控制火災(zāi)、規(guī)劃城市等。
、蹫槭裁达L(fēng)洞的適用對象這樣廣泛呢?因?yàn)樵诳諝庵羞\(yùn)動的物體都會涉及空氣動力問題,而靜止的物體由于風(fēng)的作用,會產(chǎn)生空氣動力問題。當(dāng)這些問題對物體產(chǎn)生較大影響時(shí),就必須做風(fēng)洞試驗(yàn)。
、茱L(fēng)洞試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)有很多。首先,它符合科學(xué)。依據(jù)運(yùn)動的相對性原理,風(fēng)洞測試的數(shù)據(jù)適用于試驗(yàn)對象在真實(shí)狀態(tài)下的相關(guān)情況。比如,設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)飛行器時(shí),可以參考在飛行器不動而空氣動的狀態(tài)下風(fēng)洞試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。其次,它成本低。比如美國在設(shè)計(jì)建造第一代航天飛機(jī)時(shí),歷經(jīng)約十萬小時(shí)的風(fēng)洞試驗(yàn),如果在大氣層中進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),成本將是一個(gè)天文數(shù)字。再次,它可控性強(qiáng)。因?yàn)槭窃趯?shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,所以科學(xué)家可以根據(jù)試驗(yàn)對象確定風(fēng)洞空間的大小、風(fēng)速的快慢,可以模擬試驗(yàn)對象在高溫、低溫等狀態(tài)下的化學(xué)反應(yīng),可以利用煙幕和激光燈來模擬氣流等。最后,它可重復(fù)性高?茖W(xué)家能在試驗(yàn)中準(zhǔn)確測試并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),然后利用這些數(shù)據(jù)調(diào)整試驗(yàn)的環(huán)境和步驟。風(fēng)洞便于開展科學(xué)試驗(yàn),就像攝影棚便于影視劇拍攝一樣,難怪它頗受科學(xué)家的重視。
、菰鯓舆M(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)兀恳燥w行器為例,首先,將飛行器的縮尺模型或?qū)嵨锓胖糜陲L(fēng)洞中,使其保持靜止?fàn)顟B(tài);然后,人工制造氣流,模擬實(shí)際飛行時(shí)飛行器的各種情況;接著,利用高靈敏儀器測試飛行器各部位的受力情況,記錄其表面與周圍空氣的流動狀況;最后,科學(xué)家根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果為飛行器的設(shè)計(jì)與制造給出建議,或者調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)一步測試。
、薅瑠W會上有些競速類運(yùn)動員也會使用風(fēng)洞進(jìn)行訓(xùn)練。在這些項(xiàng)目中,毫秒之差決定勝負(fù),只有保持空氣阻力最小的動作,才能領(lǐng)先于對手,所以需要借助特制的風(fēng)洞確定比賽時(shí)的最佳姿勢與動作。2020年,中國國家體育總局與航天部門合作,建成了兩個(gè)體育風(fēng)洞。體育風(fēng)洞不但具備安全性和人性化特點(diǎn),而且可以拍攝、存儲畫面,記錄運(yùn)動員的姿勢、重心變化等數(shù)據(jù),為訓(xùn)練提供參考。
、咛拼娙送醪f風(fēng)“來去固無跡,動息如有情”,但在科學(xué)家眼中,風(fēng)“來去不再無蹤跡,動息依然如有情”。
(文/孫偉敬,選自《知識窗》,略有改動)
16.概括選文第②~⑤段說明的主要內(nèi)容。
17.分析選文第①段的作用。
18.選文第④段畫線句子運(yùn)用了哪些說明方法?有什么作用?
19.下列說法中與選文內(nèi)容不符的一項(xiàng)是( )
A.科學(xué)家能在風(fēng)洞試驗(yàn)中準(zhǔn)確測試并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),然后利用這些數(shù)據(jù)調(diào)整試驗(yàn)的環(huán)境和步驟,這體現(xiàn)了風(fēng)洞試驗(yàn)可重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)。
B.體育風(fēng)洞通過拍攝、存儲畫面,記錄運(yùn)動員的姿勢、重心變化等數(shù)據(jù),為訓(xùn)練提供參考,從而提高有些競速類運(yùn)動員的比賽成績。
C.進(jìn)行飛行器風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),首先要將飛行器的縮尺模型或?qū)嵨锓胖糜陲L(fēng)洞中,使其保持靜止?fàn)顟B(tài)。
D.風(fēng)洞在航空航天業(yè),設(shè)計(jì)汽車、火車等方面起重要作用,是現(xiàn)代空氣動力學(xué)研究和試驗(yàn)中使用最廣泛的工具之一。
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