自然科學起飛

『壹』 請問飛機起飛的原理

主要是由機翼和機身產生的升力將飛機「托」到空中，發動機的推力使飛機往前飛。
升力的原理：
機翼是設計為適合飛行的具有固定「翼型」的。從機翼前緣到後緣，機翼的上表面呈突起狀，下表面較為平坦。
氣流流過機翼時，被機翼分成上下兩股，而在機翼的後緣重新匯合向後流去。因機翼上表面設計成有突起，上表面氣流流管比較細，所以速度快、壓力小；而下表面氣流流管粗， 速度慢，壓力大，這就在機翼的上下表面產生壓力差。（也可以通俗的理解為空氣流過機翼上表面的路程較遠，但在機翼後方又要與流過下表面的氣流匯合，即上下表面氣流流過機翼的時間相等，那麼自然上表面的空氣流速大，壓力小）。這個壓力差就為飛機提供升力。升力使飛機在空中飛成為可能。
當飛機的速度足夠快，使機翼的相對氣流大到能在飛機的表面形成足夠的壓力差，不小於飛機的重力，飛機就可以起飛了。
關於飛機能飛的原理其實跟風箏能飛是一個道理，具體的理論可以從《空氣動力學》中學到，《空氣動力學》是航空專業的一門專業基礎課。

『貳』 小學科學飛機為什麼會飛起來

飛行原理簡介（一）

要了解飛機的飛行原理就必須先知道飛機的組成以及功用，飛機的升力是如何產生的等問題。這些問題將分成幾個部分簡要講解。

一、飛行的主要組成部分及功用

到目前為止，除了少數特殊形式的飛機外，大多數飛機都由機翼、機身、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成：

1. 機翼——機翼的主要功用是產生升力，以支持飛機在空中飛行，同時也起到一定的穩定和操作作用。在機翼上一般安裝有副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機滾轉，放下襟翼可使升力增大。機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。不同用途的飛機其機翼形狀、大小也各有不同。

2. 機身——機身的主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備，將飛機的其他部件如：機翼、尾翼及發動機等連接成一個整體。

3. 尾翼——尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。水平尾翼由固定的水平安定面和可動的升降舵組成，有的高速飛機將水平安定面和升降舵合為一體成為全動平尾。垂直尾翼包括固定的垂直安定面和可動的方向舵。尾翼的作用是操縱飛機俯仰和偏轉，保證飛機能平穩飛行。

4.起落裝置——飛機的起落架大都由減震支柱和機輪組成，作用是起飛、著陸滑跑，地面滑行和停放時支撐飛機。

5.動力裝置——動力裝置主要用來產生拉力和推力，使飛機前進。其次還可為飛機上的其他用電設備提供電源等。現在飛機動力裝置應用較廣泛的有：航空活塞式發動機加螺旋槳推進器、渦輪噴氣發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪風扇發動機。除了發動機本身，動力裝置還包括一系列保證發動機正常工作的系統。

飛機上除了這五個主要部分外，根據飛機操作和執行任務的需要，還裝有各種儀表、通訊設備、領航設備、安全設備等其他設備。

二、飛機的升力和阻力

飛機是重於空氣的飛行器，當飛機飛行在空中，就會產生作用於飛機的空氣動力，飛機就是靠空氣動力升空飛行的。在了解飛機升力和阻力的產生之前，我們還要認識空氣流動的特性，即空氣流動的基本規律。流動的空氣就是氣流，一種流體，這里我們要引用兩個流體定理：連續性定理和伯努利定理：

流體的連續性定理：當流體連續不斷而穩定地流過一個粗細不等的管道時，由於管道中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同一時間內，流進任一切面的流體的質量和從另一切面流出的流體質量是相等的。

連續性定理闡述了流體在流動中流速和管道切面之間的關系。流體在流動中，不僅流速和管道切面相互聯系，而且流速和壓力之間也相互聯系。伯努利定理就是要闡述流體流動在流動中流速和壓力之間的關系。

伯努利定理基本內容：流體在一個管道中流動時，流速大的地方壓力小，流速小的地方壓力大。

飛機的升力絕大部分是由機翼產生，尾翼通常產生負升力，飛機其他部分產生的升力很小，一般不考慮。從上圖我們可以看到：空氣流到機翼前緣，分成上、下兩股氣流，分別沿機翼上、下表面流過，在機翼後緣重新匯合向後流去。機翼上表面比較凸出，流管較細，說明流速加快，壓力降低。而機翼下表面，氣流受阻擋作用，流管變粗，流速減慢，壓力增大。這里我們就引用到了上述兩個定理。於是機翼上、下表面出現了壓力差，垂直於相對氣流方向的壓力差的總和就是機翼的升力。這樣重於空氣的飛機藉助機翼上獲得的升力克服自身因地球引力形成的重力，從而翱翔在藍天上了。

機翼升力的產生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正壓力的作用，一般機翼上表面形成的吸力占總升力的60-80%左右，下表面的正壓形成的升力只佔總升力的20-40%左右。

飛機飛行在空氣中會有各種阻力，阻力是與飛機運動方向相反的空氣動力，它阻礙飛機的前進，這里我們也需要對它有所了解。按阻力產生的原因可分為摩擦阻力、壓差阻力、誘導阻力和干擾阻力。

1.摩擦阻力——空氣的物理特性之一就是粘性。當空氣流過飛機表面時，由於粘性，空氣同飛機表面發生摩擦，產生一個阻止飛機前進的力，這個力就是摩擦阻力。摩擦阻力的大小，決定於空氣的粘性，飛機的表面狀況，以及同空氣相接觸的飛機表面積。空氣粘性越大、飛機表面越粗糙、飛機表面積越大，摩擦阻力就越大。

2.壓差阻力——人在逆風中行走，會感到阻力的作用，這就是一種壓差阻力。這種由前後壓力差形成的阻力叫壓差阻力。飛機的機身、尾翼等部件都會產生壓差阻力。

3.誘導阻力——升力產生的同時還對飛機附加了一種阻力。這種因產生升力而誘導出來的阻力稱為誘導阻力，是飛機為產生升力而付出的一種「代價」。其產生的過程較復雜這里就不在詳訴。

4.干擾阻力——它是飛機各部分之間因氣流相互干擾而產生的一種額外阻力。這種阻力容易產生在機身和機翼、機身和尾翼、機翼和發動機短艙、機翼和副油箱之間。

以上四種阻力是對低速飛機而言，至於高速飛機，除了也有這些阻力外，還會產生波阻等其他阻力。

三、影響升力和阻力的因素

升力和阻力是飛機在空氣之間的相對運動中（相對氣流）中產生的。影響升力和阻力的基本因素有：機翼在氣流中的相對位置（迎角）、氣流的速度和空氣密度以及飛機本身的特點（飛機表面質量、機翼形狀、機翼面積、是否使用襟翼和前緣翼縫是否張開等）。

1.迎角對升力和阻力的影響——相對氣流方向與翼弦所夾的角度叫迎角。在飛行速度等其它條件相同的情況下，得到最大升力的迎角，叫做臨界迎角。在小於臨界迎角范圍內增大迎角，升力增大：超過臨界臨界迎角後，再增大迎角，升力反而減小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超過臨界迎角，阻力急劇增大。

2.飛行速度和空氣密度對升力阻力的影響——飛行速度越大升力、阻力越大。升力、阻力與飛行速度的平方成正比例，即速度增大到原來的兩倍，升力和阻力增大到原來的四倍：速度增大到原來的三倍，勝利和阻力也會增大到原來的九倍。空氣密度大，空氣動力大，升力和阻力自然也大。空氣密度增大為原來的兩倍，升力和阻力也增大為原來的兩倍，即升力和阻力與空氣密度成正比例。

3，機翼面積，形狀和表面質量對升力、阻力的影響——機翼面積大，升力大，阻力也大。升力和阻力都與機翼面積的大小成正比例。機翼形狀對升力、阻力有很大影響，從機翼切面形狀的相對厚度、最大厚度位置、機翼平面形狀、襟翼和前緣翼縫的位置到機翼結冰都對升力、阻力影響較大。還有飛機表面光滑與否對摩擦阻力也會有影響，飛機表面相對光滑，阻力相對也會較小，反之則大.

『叄』 火箭升空所應用的自然科學技術有哪些

1、火箭飛行的基本原理是利用動量守恆定律。為了形象生動地理解能量守恆定律。

2、火箭飛行的基本原理是利用動量守恆定律。為了形象生動地理解能量守恆定律，我們來做一個有趣的小實驗。在桌面直線排放一排緊靠在一起的相同大小的硬幣，在它的前面用相同大小的硬幣來彈擊。用幾個硬幣彈擊，那一排後面就有幾個硬幣被彈出。後面彈出硬幣數與彈擊硬幣數總是相同而跟彈擊力大小無關。彈擊力加大，只能使後面彈出硬幣運動速度加快，移動更遠。這是因為彈擊用的硬幣動量通過傳遞給最後幾個相同數目的硬幣，並使起運動，在這種傳遞轉換過程中，能量的總量是不變的，這就是守恆的體現。（註：系統中有摩擦存在，有一定的能量損耗）

3、火箭在飛行時，燃料和氧化劑在燃燒室中燃燒，背著飛行方向不斷地噴出大量速度很大的氣體，使火箭在飛行方向上獲取很大的動量，從而獲得巨大的前進速度。如果飛行的宇宙飛船減速或著陸時，則向其前方噴氣使其減速。它不依靠空氣的作用，所以可以在空氣稀薄的高空或宇宙空間飛行。

『肆』 飛機起飛的原理是什麼

在真實且可產生升力的機翼中，氣流總是在後緣處交匯，否則在機翼後緣將會產生一個氣流速度為無窮大的點。這一條件被稱為庫塔條件，只有滿足該條件，機翼才可能產生升力。在理想氣體中或機翼剛開始運動的時候，這一條件並不滿足，粘性邊界層沒有形成。

通常翼型（機翼橫截面）都是上方距離比下方長，剛開始在沒有環流的情況下上下表面氣流流速相同，導致下方氣流到達後緣點時上方氣流還沒到後緣，後駐點位於翼型上方某點，下方氣流就必定要繞過尖後緣與上方氣流匯合。

由於流體黏性（即康達效應），下方氣流繞過後緣時會形成一個低壓旋渦，導致後緣存在很大的逆壓梯度。隨即，這個旋渦就會被來流沖跑，這個渦就叫做起動渦。根據海姆霍茲旋渦守恆定律，對於理想不可壓縮流體在有勢力的作用下翼型周圍也會存在一個與起動渦強度相等方向相反的渦，叫做環流，或是繞翼環量。

環流是從機翼上表面前緣流向下表面前緣的，所以環流加上來流就導致後駐點最終後移到機翼後緣，從而滿足庫塔條件。由滿足庫塔條件所產生的繞翼環量導致了機翼上表面氣流向後加速，由伯努利定理可推導出壓力差並計算出升力。

這一環量最終產生的升力大小亦可由庫塔-茹可夫斯基方程計算：L（升力）=ρVΓ（氣體密度×流速×環量值）這一方程同樣可以計算馬格努斯效應的氣動力。根據伯努利定理——「流體速度越快，其靜壓值越小（靜壓就是流體流動時垂直於流體運動方向所產生的壓力）。」

因此上表面的空氣施加給機翼的壓力F1小於下表面的F2。F1、F2的合力必然向上，這就產生了升力。升力的原理就是因為繞翼環量（附著渦）的存在導致機翼上下表面流速不同壓力不同。

(4)自然科學起飛擴展閱讀：

飛機的動力裝置的核心是航空發動機，主要功能是用來產生拉力或推力克服與空氣相對運動時產生的阻力使飛機前進。次要功能則是為飛機上的用電設備提供電力，為空調設備等用氣設備提供氣源等。飛機的動力裝置除發動機外，還包括一系列保證發動機正常工作的系統，如引擎燃油系統、引擎控制系統等。

現代飛機的動力裝置一般為渦輪引擎（噴射引擎）和往復式引擎兩種。應用較廣泛的配置方式有四種：航空活塞式發動機加螺旋槳推進器；渦輪噴射引擎；渦輪螺旋槳引擎；渦輪扇引擎。隨著航空技術的發展，火箭發動機、沖壓引擎、原子能航空發動機、脈沖爆震發動機等，也有可能會逐漸被採用。

『伍』 飛機起飛的原理圖解

飛機起飛的原理圖解：

1、飛機上升是根據伯努利原理，即流體（包括氣流和水流）的流速越大，其壓強越小；流速越小，其壓強越大。

(5)自然科學起飛擴展閱讀：

飛機優缺點：

優點

噴氣式客機的時速在810千米左右，機動性高。飛機飛行不受高山、河流、沙漠、海洋的阻隔，而且可根據客、貨源數量隨時增加班次。

據國際民航組織統計，民航平均每億客公里的死亡人數為0.4人，是普通交通方式事故死亡人數的幾十分之一到幾百分之一，是比火車更為安全的交通運輸方式。

缺點

價格太貴。無論是飛機本身還是飛行所消耗的油料相對其他交通運輸方式都高昂的極多。

受天氣情況影響。雖然航空技術已經能適應絕大多數氣象條件，但是風、雨、雪、霧等氣象條件仍然會影響飛機的起降安全。

起降場地也有限制。飛機必須在飛機場起降，一個城市最多不過幾個飛機場，而且機場受周圍凈空條件的限制多分布在郊區。由於從飛機場到市區往往需要一次較長的中轉過程，由此給高速列車提供了800公里以內距離的城際運輸市場空間。

因此飛機只適用於重量輕，時間緊急，航程又不能太近的運輸。

危險：雖然民航客機每億客公里的死亡人數遠低於其他運具，但批評者認為飛機本身旅程亦遠比其他運具長，所以這個數值被拉低。在某些數據上飛機並不是特別安全。

飛機的事故率雖然比火車低，但是飛機一旦失事，將會有極少人生還甚至無人生還。飛機與地面失去聯系，就無法安全飛行。

『陸』 近代自然科學的主要內容及意義

（1）分科研究
近代自然科學誕生於十五世紀下半葉,和古代人把自然界作為一個整體加以考察的方法不同,近代自然科學把自然界劃分為不同的領域和側面,例如分為動物界、植物界和礦物界或者分為機械運動、物理運動、化學運動和生命運動等分門別類地加以研究。科學家已不再關心古代自然哲學所討論的那些諸如世界本原和運動的源泉問題,而是著眼於自然界的特殊的具體問題,探索各種運動形式的特殊規律.
（2）近代自然科學建立在科學實驗的基礎上
近代每一門自然科學都要依據觀察實驗所積累的材料對探討的自然現象提出理論上的解說和說明，自然科學的研究工作不像古代學者那樣依靠哲學思辨對自然界提出種種猜測,也不像古代工匠那樣僅僅追求某種實際的目標(如製造某種產品,改進某種技藝),他追求的是對自然界的理解。為了揭示現象背後的規律,要求必須把自然現象從實際的生產過程和技術實踐中抽取出來,在人為控制下加以研究,這就是近代自然科學所開創的實驗方法。科學實驗作為一種獨立的實踐活動從生產中分化出來,成為近代自然科學賴以發展的一個最切近的基礎。恩格斯在總結近代自然科學的發展時指出:「現代自然科學與古代人的天才的自然哲學的直覺相反,同阿拉伯人的非常重要的但是零散的並且大部分已經無結果的消逝了的發現相反,他唯一的達到了科學的、系統的和全面的發展」〔2〕。這段話指出了近代自然科學與古代自然科學的重大差別。
一提到中世紀,人們總認為一團漆黑,這種看法是不全面的。只有從時間上劃界,才能說清楚.科學史一般把中世紀時期分為兩段,公元11世紀以前的五百年為前期；11世紀至15世紀為後期。中世紀的前期，科學遭到教會血腥鎮壓,幾乎一片空白，是真正的黑暗期；中世紀後期,特別是當歐洲人從阿拉伯人那裡找到了他們祖先留下的文化遺產後,科學技術有了復甦，是中世紀的蘇醒期。（2）世俗大學的建立為歐洲科技起飛和科學革命准備了力量．
十一世紀後期，義大利成立了歐洲歷史上第一所正規大學，此後，歐洲各地相繼出現了許多大學，如牛津大學（1168）和劍橋大學(1209)及巴黎大學(1200)等.至十四世紀末歐洲已有65所大學[7]。這些大學成為當時學習和交流科學技術的專門學術機構,為歐洲科技起飛,也為近代科技在歐洲的誕生准備了條件。從大學開設的課程來看,既包括人文學科,也包括自然學科,語法、修辭、邏輯、數學、幾何、天文、音樂、法律、醫學等一應俱全,在校學生多達千人,學制5-6年,這些大學同時也為歐洲的科技革命提供了生力軍。文藝復興運動的主將有三分之二都是以前這些大學培養出來的,如羅吉爾·培根、達芬奇、哥白尼、薄伽丘、塞萬提斯、布魯諾等。而與此同時的中國高等教育還襲用以前的「程朱理學」，「四書」「五經」千古不變，「農醫天算」悉聽君便，自然科學始終屈從於人的實用意圖,不但起步較晚,而且時興時廢,完全掌握在統治階級的手中。那時連辦新式大學的想法都沒有,這不能不是一個差距。
（3）歐洲中世紀已有了近代科學實驗思想的先驅
在中世紀後期，繼古希臘阿基米德之後出現又一位科學思想的先驅者――――羅吉爾·培根。羅·培根的最偉大之處在於，在經院哲學盛行的時候，他大膽地卓有見識地提倡研究自然科學，特別是用實驗的方法去研究自然界。他說「聰明人通過實驗來認識理智和物質的原因，沒有實驗什麼東西也不能令人滿意地得到理解」。〔8〕羅·培根在重視實驗的同時也很重視數學，他認為經驗的材料必須用數學加以整理和論證，任何一門科學都不能離開數學。我們知道，實驗方法和數學方法以及二者的結合，是近代自然科學賴以建立的支柱，這樣的研究方法在阿基米德那裡已見開端，羅·培根把它提到了原則的高度，如果說古希臘科學離近代科學已是一步之差，那麼中世紀後期就已到了科學的邊緣。由此可見，古希臘科學的理論優勢加上中世紀科學思想的先入為主，造就了近代科學誕生的溫床，科學選擇了歐洲正像歐洲選擇了科學作為文明復興的法寶一樣，都是理所當然的。近代中國科學落後的原因既是一個謎，也是一個有爭議的話題，不可能存在單一的終極原因。如果從科學自身去找原因，可能會最有助於問題的解決。如果把近代中國科學落後的原因分為外因和內因，那麼古代中西科學特點的差異就是內因；如果把近代中國科學落後的原因分為主要原因和次要原因，那麼中西科學特徵的差異就是主因，科學自身的缺陷和封建統治階的不予重視是形成中國近代科學落後的根源，而科學的缺陷主要集中在思維方式的差異上，邏輯理論思維的欠缺是古代中國科學的制約因素。本文只從中西科學特點的差異探究這一難題，意在突出科學思想和科學精神對一個民族和地域的科學發展意義重大，希望有關部門能以之為鑒

『柒』 有關自然科學發明的作文

在生活中，大自然給了我們許多的啟示，有很多的發明創造都是從動植物身上發現的。小青蛙為什麼一定要等飛蛾起飛才發動攻擊呢？通過多次實驗，仿聲學家終於發明了電子蛙眼。
為了弄清楚為什麼青蛙一定要等飛蛾起飛才發動攻擊，仿生學家對青蛙進行了特殊的實驗研究。原來，蛙眼視網膜的神經細胞分成五類，一類只對顏色起反應，另外四類只對運動目標的某個特徵起反應，並能把分解出的特徵信號輸送到大腦視覺中樞——視頂蓋。視頂蓋上有四層神經細胞，第一層對運動目標的反差起反應；第二層能把目標的凸邊抽取出來；第三層只看見目標的四周邊緣；第四層則只管目標暗前緣的明暗變化。這四層特徵就好像在四張透明紙上的畫圖，疊在一起，就是一個完整的圖像。因此，在迅速飛動的各種形狀的小動物里，青蛙可立即識別出它最喜歡吃的蒼蠅和飛蛾，而對其他飛動著的東西和靜止不動景物都毫無反應。
這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，准確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統後，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈，防止以假亂真。
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監視飛機的起飛與降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發生。
在生活中，我們要仔細觀察周圍的生物，有所發現，有所發明。