马格努斯效应
当旋转的球体或圆柱体在气流中飞行时,会受到一个与运动方向垂直的横向力,在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。比如,图甲中向前运动的球以顺时针方向旋转时带动周围流体旋转,使得球一侧的流体速度增加,另一侧流体速度减小,从而使球受到一个横向力。
马格努斯效应可以用来解释乒乓球中的弧线球、足球中的香蕉球等现象,它在航海、航空、航天领域也有广泛应用。2024年1月10日,中国自主研发制造的亚洲首套船用风力旋筒助推系统成功投用。它不同于传统风帆的造型,看上去好像是船上竖着的一个个圆“烟囱”(图乙)。通过电机驱动圆筒在风中旋转,使其逆风旋转一侧表面的气压增大,顺风旋转一侧表面的气压降低,从而产生一个垂直于风速方向的力,为船体提供前行的推力,旋筒风帆有固定式/可倾倒式/轨道式等多种形式供不同船型选择,其中可倾倒式旋筒风帆倾倒角度达到89°,接近水平。
旋筒风帆的工作原理基于马格努斯效应,根据单船安装旋筒风帆的大小与数量不同,平均节省燃料可高达5-25%,被国内外业界广泛关注与研究。
问题:
(1)图甲中球的左侧流速小于右侧流速,所以左侧压强右侧压强,产生(向左/向右)的横向力;
(2)如果海面上正在从西往东刮风,船向北航行,为了能够使船获得前进的动力,旋筒风帆直立时从俯视看应该(顺时针/逆时针)转动;
(3)如果船迎风航行,将旋筒风帆倾倒放置并调整转动方向,船可以获得一个向上的升力,使船受到的浮力(增大/减小),从而减小行驶中的阻力以达到节能的目的。
(1)三次实验应让小球由静止开始滚下,动能的大小是通过 来反映的;
(2)甲、乙两次实验探究的是动能与 的关系;
(3)进行图丙实验时,木块被撞后滑出木板掉落,由此可推断A、B两球的质量关系是:mA mB。为了实验安全,需改进丙图实验,再与乙图实验对比,在不改变木板长度的情况下,以下可行的方法是 (填写正确选项前的字母)。
A.换用质量更小的钢球
B.给水平木板铺上毛巾
C.适当降低钢球B的高度
D.换用一个较重的木块
压力F/N | 1 | 2 | 3 | 4 |
摩擦力f/N | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 |
由表中数据可知:当接触面粗糙程度一定时,物体A所受摩擦力与压力成。当物块A对木板表面的压力为8N时,物块A所受摩擦力为N。
(1)当F浮=4N时,木块处于 (填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”)状态;
(2)木块的密度为多少;
(3)整个加水过程中,木块只受浮力和重力时,容器中水的深度h变化范围?