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                    《我們愛科學》

                    開博時間:2016-11-21 21:28:00

                    《我們愛科學》雜志創刊于1960年,是我國最早創刊的少兒科普期刊,也是唯一一家國家級少兒科普期刊。由共青團中央主管,中國少年兒童新聞出版總社主辦?!段覀儛劭茖W》旨在傳播科學知識,激發創造靈感,啟迪科學智慧,培養科學素質。

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                    誰拖了潛艇的后腿

                    2009-12-21 21:54:49

                      哎,你看這書上是不是寫錯啦:某新型潛艇在水下航行,最高時速可以達到三十幾節;而它在水面上航行,最高時速卻只有十幾節。


                      這句話有什么錯嗎?

                      你沒看出來嗎?它說潛艇在水下航行速度比在水面航行要快??墒?,空氣的阻力比水的阻力要小得多,所以當潛艇浮出水面時,它受到的阻力應該比在水下小才對啊。

                      前不久,我看過一部講述二戰時德軍和盟軍進行潛艇大戰的電影。那些德國潛艇平時都是在海面上航行的,只有發現敵方艦船時才潛入水下。如果說潛艇在水下航行更快,那德國潛艇為什么總是浮上來航行呢?

                      噢,這你就不知道了。潛艇在航行時受到的阻力,可不是光來自于空氣和水哦。

                      潛艇阻力大盤點

                      當潛艇在水面航行時,有五大阻力在影響它的速度:船體和水流摩擦產生的摩擦阻力,船尾攪起的旋渦產生的旋渦阻力,船頭掀起的波浪產生的興波阻力,船體的突出部分在水里產生的突出體阻力,最后一個是空氣阻力。潛艇航行得越快,這些阻力就會越大。

                      可是,當潛艇鉆到水下航行時,空氣阻力和興波阻力對它就起不了什么作用,只剩下摩擦阻力、旋渦阻力和突出體阻力在阻擋著潛艇的前進。

                      不可小看的興波阻力

                      船舶航行時,船頭會在水面上掀起一道V字形的波浪,這道波浪會阻礙船的航行,這就是興波阻力。

                      可別小看興波阻力,它不僅和船的長度、類型,還有航行方式有關系,還和航行速度密切相關。船跑得越快,興波阻力就越大,當船舶高速航行時,興波阻力竟然能占到總阻力的50%左右呢。

                      速度阻力大PK

                      這么說,潛艇在水下航行時就是因為少了興波阻力,才跑得比在水面上快?問題可沒有這么簡單,這還得看潛艇的航行有沒有達到一定的速度。

                      當潛艇在水面上用很低的速度航行時,那五大阻力都比較小。而當潛艇鉆到水下依然用很低的速度航行時,雖然沒有了空氣阻力和興波阻力的搗亂,可是摩擦阻力和突出體阻力卻會變大,所以潛艇受到的總阻力還是要比在水面上大。

                      所以,潛艇如果低速航行的話,在水下的速度會比在水面上的速度低。

                      “扎猛子”游得快

                      可是,當潛艇高速航行時,情況就不同了。在水面上,隨著航行速度的增加,興波阻力也會大大增加,這時潛艇受到的總阻力就會比在水下高速航行時要大。據計算,當潛艇達到一定的高速度時,它在水面上受到總阻力甚至是在水下的2倍呢。

                      小鏈接:在1956年以前的奧運會上,蛙泳比賽規則允許運動員采用潛水的方式游泳。由于潛泳時水的阻力小,游泳速度快,所以到1956年第16屆奧運會時,幾乎所有的男子蛙泳運動員都采用了潛水的方式,蛙泳比賽簡直變成了潛水比賽。因此,第16屆奧運會后,國際泳聯重新修訂了比賽規則,禁止潛泳。

                      早期潛艇不“圓滑”

                      可為什么二戰時期的潛艇,在航行時總是浮出水面呢?這是因為早期的潛艇在外形上還保留著許多水面艦船的特點,比如船體上部還設有甲板和艦炮。這種潛艇一旦到了水下,盡管沒有了興波阻力,但是因為它的突出體阻力增大得太多,所以在水下航行的速度反而被拖慢了。

                      現代潛艇的外形一般都被設計成水滴形,而且除了艦橋以外,船體上幾乎沒有什么突出物。這樣做的目的,是使潛艇在水中航行時受到的突出體阻力最小??墒?,“圓滑”的外形并不能讓潛艇擺脫興波阻力的困擾,只要潛艇一浮上水面,興波阻力就會跑到潛艇前面阻擋,所以現代潛艇即使不是處于作戰狀態,也總是潛入水下航行。

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