我書讀得少,你不要騙我?!你竟然要用車底製造下壓力!

這年頭,文章名字取得不好都沒人看,這可真是苦了我這個胸無點墨的粗人。之前寫過一遍下壓力的科普文: ,這次我再來簡單寫下關於用車底製造下壓力的原理吧。

我們都知道飛機和賽車最大的不同就是:一個會飛,一個不會!這不是廢話嗎,哈哈哈,言歸正傳。飛機是靠機翼來利用空氣動力學獲得升力,而賽車則是靠車底獲取下壓力,可以說賽車大部分的下壓力都來自於車底。

至於為什麼這麼說,因為世界上有一個伯努利定理,還有一個從伯努利定理衍生出來的文氏管效果。

雖然我這個人書讀得少,但是初中還是混過的,下面講的這些應該在初中物理範疇之內。

所謂文氏管效果就是說(如下圖):設想流體正在流動,如果把流路中的一段的斷面積縮小,那麼通過這一段流路的流體流動速度會變快,壓力會變低。如果把流速低的A1部分和流速快的A2部分用一根細管子連起來,並在細管里灌滿液體的話,能發現液體會被吸到流速快的A2部分,因為A1部分的壓力比A2部分高,壓力差會推動液體往壓力低的地方移動。化油器也是利用的這個原理。

我們可以單純化地來考慮這個問題,在一個水平的場所,氣流正在通過一根很粗的管子,這跟管子的中間突然變得很窄,那麼氣流通過這裡的速度會突然變快,然後在管子的後段又突然變得和開始一樣寬,氣流通過這裡的速度又會突然慢下來。因為通過管子的氣流容量是一定的,如果氣流在窄的地方不快點移動的話,那麼它在後段的氣流容量就和前段的不一樣了(在地球上這種事情是絕對不可能發生的)。這就是速度能量和壓力能量的合計是一定的(因為設想的是一個水平的場所,所以位置能量沒有算進去),也就是在力學上能量被保存了下來。

用斷面積來說的話就是斷面積大-流速慢壓力高,斷面積小-流速快壓力低。

機翼和汽車尾翼的下上面產生的速度、壓力差就是遵循了這一法則。汽車尾翼的上下面的弧度是不同的,下面的弧度要大於上面,這就相當於流路的斷面積變小了,所以尾翼下面的空氣流速快,壓力低。汽車是在不斷行駛的,所以尾翼撞到空氣的時候也會產生風阻,斷面積不同的尾翼製造的壓力也是不同的。

賽車和路面的關係就相當於文氏管。車底前面部分的空間大(斷面積),車底的空間變得很窄,到擴散器的後方,空間再次變大。這就遵循了空氣動力學的能量保存法則。在A1部分的空氣流速慢壓力高,到了A2部分空氣流速突然變快壓力變低,如果是文氏管的話,液體會被吸到A2部分,而這裡,地面就相當於液體,但是賽車不可能把整個地面吸到A2部分,所以就變成了賽車會緊緊貼在地面上。

雖然縮小車底和地面之間的斷面積可以增加下壓力,但是如果車底和地面的距離發生變化的話,那麼下壓力的變化也會很激烈。這在比賽過程中是很危險的,因為車輛的動態可能會突然改變,所以很多比賽都會規定在車底加裝限高板,防止過度地縮小車底和地面的斷面積。下圖中綠色的部分就是負壓強的區域。

全文完!

下期內容我再想想看寫點什麼,總之關注我們的微博就沒錯啦,高質量原創內容等你來看!

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