回旋镖为何能飞出又会返回?是什么原理?这种原理还能用在哪里?
回旋镖的原理是通过在空气中告诉旋转获得升力,回旋镖的横向截面形状和飞机机翼很像,当在空气中飞行时,便会朝一个方向产生升力。通过升力抵消重力,回旋镖得以在空中保持飞行,而由于上下升力大小不同,回旋镖得以在空中偏转。
回旋镖最早是由澳洲土著人发明的飞行器具,用于捕捉猎物,当回旋镖被抛出后,如果没有击中猎物则它将会重新飞回到猎人的手中。
回旋镖有香蕉形、V字形、三叶形等形状,各带有不同数目的叶片,回旋镖叶片的断面是翼型的形状,其中一侧为弧形的钝头,称为前缘,另一侧则为削尖的后缘。
当回旋镖以一定的速度在空中旋转时,位于回旋镖上侧叶片的质点与回旋镖整体的运动方向相同,则它的实际运动速度是回旋镖运动速度(质心速度)加上自身转动的线速度(切线速度);而位于回旋镖下侧叶片的质点由于运动方向和回旋镖整体运动方向相反,则它的实际速度是回旋镖运动的速度(质心速度)减去自身旋转的线速度(切线速度)。
上下两个叶片所受的升力大小不等,由此导致由升力产生的作用于回旋镖的升力力矩也不相等,这将导致回旋镖整体将会受到一个升力力矩的作用。?
当回旋镖以竖直姿态抛出后,回旋镖会受到一个和自转角速度相垂直的升力力矩,根据陀螺的进动性原理,回旋镖的中心会绕着竖直方向的转轴旋转,产生了垂直于回旋镖自转角速度矢量的力矩。
回旋镖被抛出后在没有碰到其他物体的情况下能够沿着弧线返回到初始位置。这是因为回旋镖不同叶片在飞行过程中受到的升力不同,产生了垂直于回旋镖自转角速度矢量的力矩,根据陀螺仪进动性原理可知,在这种情况下回旋镖将会在飞行过程中沿弧线返回到初始位置。