当前课程知识点：力学与现代生活——开启科学人生 > 第五章 “流”力世界——航空与航天 > 5-1 “流动”力世界、十大人造高速飞行器 > Video
下面我们先 一起来 学习这一章的第一节：
“流动”力世界！
我们看看 我们生活在
流体力世界里面 高速的飞行体--
它的前十名、
还有我们全球最快的飞机速度是多少？
在这一节里面 我们先简单说明一下
为什么“我们是生活在流动的力世界里面”？
然后给大家展示一下
大家可能关心的
“目前人造的最快的高速飞行体前十名”
是什么？
还有 “最快的飞机速度”--
它的速度是多少？
前者呢 其实 基本上都属于‘航天’领域的，
后者呢 基本上属于‘航空’领域，
下面我们一起来看看 这些‘骄子’的真面目。
我们 目前呐 事实上是生活在一个
“流动”力世界里面，
在讲这部分之前呢
我们脑子里边 想一想 这么五个问题：
第一个 我们当今人造的高速的飞行体
前面十名都有哪些？
它们速度是多少？
第二个 我们人类
实现飞鸟梦想的关键历程 有哪些阶段？
然后再看看 我们身边的“流体力学”
有多少的问题？
第四个问题 我们看看 超音速
还有 高超音速的飞行 你知道多少？
为什么人类 我们经常衡量以‘音速’为准？
那么 最后一个问题呢
看看我们当今的空天技术。
那么 这一部分学习完以后呢
我们将会回答 我们第一大部分
所提出的下面几个问题：
第一个 像高尔夫球为什么要有窝纹
而不是光滑的？
第二个 台风来了、龙卷风来了
为什么分别要关闭和打开窗户？
第三个 飞机是怎么飞起来的？
飞机起飞以后 为什么一定要收起起落架？
第四个问题呢
就是 超音速飞行与普通的航空飞行--
它的力学原理 有什么关键的区别？
下面一个问题呢 就是 香蕉球是怎么回事？
怎么能够踢出来的？
还有 我们游泳池 哪里最不安全？
还有个最有趣的问题--
就是我们第一大部分提到过 一阵微风
能把TACOMA大桥--
这个世界坚固的大桥 能够把它吹垮？
其他的呢 关于像‘曹冲称象’啊
‘阿基米德断案’、
‘怀丙捞铁’、
‘文彦博 取球’
还有 ‘剡溪捕鱼’这样的传说，
它都涉及到一些“流体力学”知识。
事实上 我们大家都是生活在
宇宙的空间和时间
以及物质世界里面，
我们分为三种状态--
大家知道有：固体、气体、液体--
除了我们接触到的固体结构以外，
接下来 我们就接触到的气体和液体--
这两种流体。
大家坐过 火车、汽车、轮船--
这样的交通工具，
甚至骑自行车。
在乘车的过程中 大家伸手
可以明显感觉到 空气对手上的作用力--
你的伸手的不同方式，
它的作用力还不一样！
另外 我们汽车 或者火车 开过来了，
那么或者我们驾车的时候 经过大车的时候，
那么很近的时候，
我们可以明显感到一种‘吸力’；
还有 我们平常生活中 用吸管喝饮料；
那么 还有气球的漂浮；
工程上的 用到的 万吨的水压机 或者液压机；
还有虹吸现象；
江河堤坝的设计...
这些等等呢 都是我们现在生活与工程中
所遇到的一些流体现象。
我们是生活在空气中--
就像鱼生活在水里面一样！
我们是生活在流体世界里面。
好 那么现在 看看我们第一个问题--
我们前十名的高速的飞行体。
大家想一想 我们大自然界--
也就是物质界里边的速度的极限--
或者是 最快的速度是什么呢？
我们在第一章里面 已经提到过--
大家来回忆一下，
就是我们说到的‘光速’，是吧？！
但是呢 我们人类造的物体的速度
最快的是多少呢？
其实啊 是远低于光速的！
那么我们看看
在15年2月10号的“腾讯科学”呢
有一个“盘点十大速度最快的人造物体”
我们看看 第十名 就是 火箭测试平台，
它的速度呢 每小时6453英里--
算下来是 九倍的音速，
大概是 每秒多少米呢
我们换算一下：
大家知道 一英里 是1.61公里，
一英寸 那就是2.54厘米。
我们算得的音速呢
我们知道 是每秒340米--
那个算下来呢 这个速度
就是 每秒3公里的速度。
测试平台 它是 用来测试火箭的速度，
那么飞行器呢 固定在测试轨道上，
然后 火箭动力驱动，
短时间内 速度就能够达到非常高的速度！
主要是用来测试地面上的
飞机器的高速性能。
最早是美国 1943年 制造了最早的一条，
长度呢 最大是16公里，
那么 后来 陆续造了20多条，
我们中国呢 (19)44年 也造了 第一条。
那么 看看第九名--
第九名呢 就是我们大气层里边的
飞行速度纪录，
也就是我们的高超音速飞行器，
是 美国宇航局 研制的 X43A，
它的速度 每小时 是7000英里--
算下来 是8.4倍的音速，
2005年 获得 吉尼斯世界纪录，
也是 我们目前大气层内
飞得最快的人造物体，
那么算下来 它的速度是 每秒钟 3.13公里。
(比刚才那个要快一些)
我们看 十年后的今天呢
我们中国啊 造了一个叫 WU14的导弹,
这个速度啊 我们看到这个图片--
它能够达到了 5到10倍的音速，
也就是 每秒1.72 到3.43的公里。
接下来 我们再看 第八名--
是 哥伦比亚号航天飞机，
1981年以来，
成功 执行了37次的太空任务，
在 这个执行任务期间，
它的速度 最高能达到这个 每小时 1.7万英里--
上万了！
算下来是 22.35倍的音速，
那么宇航员 乘坐这个哥伦比亚航天飞机，
一天之内啊 可以看几次的日出日落，
这个速度 算下来呢
每秒钟能达到 7600米！
很不幸的是呢
03年 2月1号，
这个航天飞机坠毁了。
那么第七名 接下来呢 就是发现号航天飞机，
它是一种大型的人货混运的航天器，
1984年以来呢
航天飞机啊 刷新了 最大纪录 是达到了
每小时 1.74万英里--
22.94倍的音速，
相当于5倍的子弹速度。
大家知道 子弹速度是多少呢？
我们知道 一般的枪口 初速度 每小时小于
每秒300米的，
步枪的弹速呢 每秒 是 700 到900米
我们狙击步枪、重机枪的弹速是
每秒 800到1000米 这么一个范围。
它等于5倍的子弹速度--
也是相当快了！
发现号航天飞机 它的速度折算下来是
每秒7.8公里--
也就是 每秒 7800米了 相当快了！
航天飞机 一旦脱离了 地球的大气约束,
航天器能够达到非常高的飞行速度。
所以我们 航空和航天 是有区别的--
航空是在大气层以内飞行，
而航天呢 是越过了大气层，
那么 就没有大气层的束缚，
它的速度 能达到相当快！
看看第六名--
阿波罗十号飞船，
曾经的速度啊
能 最高能达到 每小时 2.4万英里--
31.56倍的音速，
1969年 5月26号 脱离月球轨道、
飞向地球，
这个速度呢 虽然 对星际探测器而言，
并不算太快，
但是这是载人飞船的速度纪录，
获得了吉尼斯世界纪录认可。
折算是公里的话，
就是 每秒种 10.73公里。
好 再看看 第五名--
它叫 星辰号探测器，
是美国宇航局 1999年
执行彗星物质分析项目
发射的一个探测器，
在执行任务期间 飞行速度
最大达到了 每小时2.8万英里--
36.77倍的音速，
2006年 完成了主要的观测使命，
已经 比抵到 20亿英里之外的目标彗星。
它的速度 折算下来
每秒钟 12.5公里。
再看第四名--
第四名叫 新地平线号探测器，
06年发射的，
专门探测冥王星，
科学家 希望 它能够带来
最新冥王星的调查数据，
揭开这个冥王星 冥外天体奥秘。
曾经创下了 最大记录--
飞行速度是 每小时3.6万英里--
47.3倍的音速，
以这个速度啊 逃脱了太阳引力的束缚，
并以最快速度 前往冥王星...
折算下来 它的速度 每秒钟 达到16.1公里。
第三名 旅行者1号探测器--
1977年发射的,
是这个目前 飞行最远的人造物体,
13年 8月25号 飞出了日光层,
进入了星际空间...
速度啊 最高 达到了每小时3.8万英里--
50倍的音速 相当快了！
飞出太阳系日光层以后，
开始探测更遥远的宇宙深空...
折算它的速度 一秒钟 17公里。
第二名 太阳神一号探测器--
1974年 12月10号发射的，
它是研究“太阳动力学”过程中，
它的运行过程，
美国 NASA 成功将它部署到
环太阳椭圆轨道--
距太阳表面 约 0.309个 天文单位，
运行速度呢 达到了 每小时14万英里--
182.35倍的音速，
直到 1982年 仍然 它还在向地球发送数据...
那么我们这里解释一下
一个天文单位有多大呢？
约1.5亿公里--
也就是 天文单位啊 就是地球和太阳之间的间距。
太阳神1号探测器的速度--
最高速度 折算下来 一秒钟能达到 62公里。
好 再看第一名--
太阳神2号探测器，
这是 NASA 1976年1月15号 发射的，
同年 4月17号呢 达到了环日轨道--
这个轨道呢 距太阳表面的速度
一度能达到 0.29个天文单位!
(创纪录的数据)
展开 太阳研究...
最高速度是 每小时15万英里--
197.35倍的音速，
至今 这个探测器呢
仍然运行在这个环日轨道上...
那么 第一名呢 它的折算的速度
是一秒钟能达到67.1公里。
好 那接下来 我们看一看
“全球飞行最快的飞机速度”：
我们看 第一个 是 无人机 X-43，
达到9.8 马赫，
(这个马赫呢 就是 9.8倍的音速啦)
它的升限 最高能升到 33528米；
那么 第二位呢
最快的 载人飞机 X-15A-2，
6.72马赫；
第三位呢 也是最快 量产的飞机，
那么 SR-71 黑鸟，
达到3.2倍的马赫；
然后 第四名 米格-25R，
达到 3.2倍的马赫--
跟这个第三名 第四名一样,
不过它的升限升高了；
第五名 XB-70,
3.1马赫；
第六名 米格-31，
2.83马赫；
第七 米格-25，
2.8马赫；
第八 F-15 2.5马赫；
第九 X-1 改进型的 2.44马赫；
第十 SU-24 2.4马赫。
那么 大家问问
想想 我们中国的飞机
速度 最快能达到多少呢？
我们看看 这是我们的
歼8、歼10、歼11、歼20...这个系列，
速度在 2.3 到2.5马赫 之间，
我们目前 最先进的 第五代的 歼20，
据说能达到 2.5倍的马赫、
升限能达到2万米；
那么我们 这个 除了飞机之外呢
我们中国造的 高超音速的 无人机呢
大于5马赫--
相当于美国的SR72,
中国 制造的高超音速的这个导弹--
刚才我们说的 WU-14呢，
算下来 应该是 最高能达到12马赫的这个速度。
同学们，这节课 我们就先讲到这里。
-1-1-1 认识自然：人感知的力、遨游宇宙人生
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