日常生活中的力学

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1．高尔夫球：表面光滑还是粗糙？
高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰，当时人们认为表面光滑的球飞行阻力小，因此用皮革制球（如图2最早的高尔夫球（皮革已龟裂)）。  后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远，这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论(参见图1)后才解开。现在的高尔夫球表面有很多窝坑，在同样大小和重量下，飞行距离为光滑球的5倍。

高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面，就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小，使流动变为紊流，以减小阻力的实际应用例子。最初，高尔夫球表面是做成光滑的，后来发现表面破损的旧球反而打的更远。原来是临界Re数不同的结果。高尔夫球的直径为41。1毫米，光滑球的临界RE数为3。85×E5，相当的自由来流空气的临界速度为135米/秒，实际上由于制造得不可能十分完善，速度要稍微低一些。一般高尔夫球的速度达不到这么大，因此，空气绕流球的情况属于小于临界Re数的情况，阻力系数Cd较大。将球的表面做成粗糙面，促使流动提早转变为紊流，临界RE数降低到E5, 相当的临界速度为35
米/秒，一般高尔夫球的速度要大于这个速度。因此，流动属于大于临界Re数的情况，阻力系数Cd较小，球打得更远。乒乓球运动时分离则属于层流分离。

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2：    汽车阻力：来自前部还是后部？
汽车发明于19世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数（CD）很大，约为0.8。

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实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾流，称为形状阻力

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20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状，出现甲壳虫型，阻力系数降至0.6。

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20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。

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80年代经过风洞实验系统研究后，又改进为鱼型，阻力系数为0.3，

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以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。

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90年代后，科研人员研制开发的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。

nustchen

哦，还真是长知识啊。