人文五社聯合書展
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【CHAPTER 1展翅高飛】
 
■達文西與飛行的奧祕─飛行的物理學

 
「看看翅膀如何鼓動著空氣,在稀薄的高空中,沉重的老鷹得到支撐。物體對空氣施加的力量,等於空氣對物體施加的力量。」15世紀末,達文西在筆記本如此寫道。達文西僅憑觀察,就掌握飛行的原理了。
 
上圖的金鵰比空氣沉重,但是翅膀的造形卻能善用空氣分子,讓身體起飛與降落。金鵰飛行的時候,你認為氣流通過翅膀上方與下方時,哪邊的速度較快?量量看,1 公尺有多長,這是金鵰身體的長度;再量量看2.3公尺有多長?這是牠的翅膀展開的長度!再想像一下:金鵰拍動翅膀、凌空起飛的模樣。請你想想看:翅膀上方還是下方的氣壓比較大?你可以解釋原因嗎?飛行的原理,讓達文西深深著迷。他發明人力驅動的飛行器,試圖證明人類能否飛上天,還設計人類可以操縱的翅膀。他仔細研究飛行中的鳥,並且提出飛行的假說:「鳥類張開寬寬的翅膀,加上短短的尾巴,準備起飛,」他接著寫道,「鳥類必須用力抬起翅膀,然後放下翅膀拍動下方的空氣。」
 
左頁的字跡與插圖, 出自達文西的《鳥類飛行手稿》(Codex on the Flight of Birds)。他的研究,造福許多後世的科學家, 包括丹尼爾‧白努利(Daniel Bernoulli)。他在1738年解釋了空氣流動的科學原理。白努利認為:鳥類飛行時,因為翅膀結構的關係,空氣通過翅膀上方的速度較快,使得氣壓較低;而空氣通過翅膀下方的速度較慢,使得氣壓較高。翅膀上方與下方的壓力差,進而造成了升力。
 
開始調查吧!
 
我們蒐集資訊,一起設計翅膀,就跟達文西一樣!我們將蒐集涵蓋翅膀形狀、空氣與運動方面的資訊,也跟達文西一樣,提出許多問題。
 
問題:淚珠的形狀,和飛行有什麼關係?
 
右圖的形狀,好像淚珠的一側。看到這種形狀,是否讓你聯想到它與飛行的關係呢?
 
答案:這就是翼型。淚珠的形狀,我們稱為「翼型」(airfoil)。這樣的造形,可能讓你想起噴射機的機翼或鳥翼的形狀。翼型的前端是較厚的圓弧,後端則逐漸變薄、變窄。
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