还剩28页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
飞翔的数学探险飞机里的数字奥秘序章人类的飞翔梦想几千年来,人类仰望星空,梦想着能像鸟儿一样在天空中自由翱翔从达芬奇的飞行器草图到莱特兄弟的首次成功飞行,这个梦想经历了漫长的进化过程从地面仰望天空古老的梦想神奇的疑问数学的秘密自古以来,人类就梦想像鸟儿一样自由小朋友们,你们想知道飞机为什么会飞飞翔,从神话中的伊卡洛斯到中国古代吗?为什么这么重的大飞机能够离开地的万户飞天,这个梦想从未停止面,在天空中自由翱翔?梦想的形状与数量第一章数一数飞机有几部分?1机翼帮助飞机飞起来,像鸟的翅膀一样产生升力2机身乘客和货物所在的主要部分,像大鱼的身体3尾翼保持飞机平衡,控制方向,就像鸟的尾巴4引擎提供推力,让飞机向前冲,是飞机的心脏发现数字飞机上的数字王国0102引擎数量起落架轮子大型客机通常有2个或4个引擎波音747小型飞机只有2-3个轮子,而大型客机可有4个大型发动机,而波音737只有2个能多达10多个轮子!空客A380巨型客机引擎越多,推力越大,能带动更大的飞有22个轮子,分布在5个起落架上这些机每台引擎有数千个精密零件!轮子需要承受巨大的重量!03驾驶舱窗户通常是5-6块特殊玻璃这些窗户非常厚,由多层材料制成,能承受高空的低压和低温每块窗户都有特定的形状和角度,方便飞行员观察形状探秘飞机里的几何图形尾翼形状提升升力稳定气流优化飞行性能流线型设计机翼形状机身形状数数看你能在飞机上找到多少个圆形?飞机轮子每个轮子都是圆形的,让飞机能够平稳滑行和着陆引擎的入口圆形设计能高效地吸入空气,为发动机提供动力舷窗乘客座位旁边的小圆窗,让你能够欣赏云层和地面驾驶舱的仪表盘上面有许多圆形的仪表,显示速度、高度和方向等重要信息对称之美飞机为什么是左右对称的?稳定性的秘密完美的平衡自然的启示飞机设计师发现,对称能让飞机飞得更稳定左右两边的机翼和尾翼,大小、形状、重量都就像我们的身体,眼睛、耳朵、手脚都是对称如果左右两边不平衡,飞机会倾斜或旋转,很一样这种精确的对称设计保证了飞机在飞行的自然界中的许多生物和物体都是对称的,难控制!中的平衡这启发了飞机设计师!建造梦想测量与计算的魔力第二章测量飞机有多大?米米米647324波音747翼展空客A380长度A380高度比一个标准足球场还要像20层楼那么高!如果竖相当于一个8层楼房的高宽!想象一下,这相当于起来放,比许多城市的高度,这是世界上最大的客16辆公共汽车首尾相连的楼还要高机!长度跑道有多长?飞机起飞需要足够的加速距离,这就是为什么机场的跑道都很长大型客机的跑道至少要3000米长(3公里),这相当于30个足球场的长度!如果跑道不够长,飞机就可能无法达到起飞所需的速度飞机的重量、发动机数量和当地的气温都会影响起飞所需的跑道长度世界上最长的跑道在中国青海省的玉树机场,长达5500米,因为高海拔地区的空气稀薄,飞机需要更长的距离才能起飞测量工具尺子、皮尺和测量仪精密尺皮尺激光测量仪可以测量到
0.01毫米的精度,用于测量关键零部柔软的测量工具,可以测量曲面或大型部件使用激光技术精确测量飞机的每一个部分件设计师和工程师用各种尺子精确测量飞机的每一个部件在飞机制造中,一毫米的误差都可能影响飞机的安全和性能,所以测量必须非常精确!计算重量飞机能载多少人?空机重量乘客重量空客A380的空机重量约为277吨,相当于40头非洲象的重量能载500多名乘客,每名乘客平均75公斤,总计约
37.5吨行李重量燃油重量每位乘客的行李约20公斤,总计约10吨的行李最多可加注320吨燃油,足够环球飞行飞机的最大起飞重量是个重要数字,A380的最大起飞重量为575吨飞行前,必须精确计算总重量,确保不超过飞机的最大承载能力,否则飞机可能无法安全起飞!加法与减法乘客和行李问题1空余座位一架飞机有200个座位,已经坐了150人,还有多少个空位?问题2乘客总数如果又上来20名乘客,现在飞机上一共多少人?问题3行李重量如果每名乘客平均带20公斤行李,170名乘客总共带多少公斤行李?乘法有多少个轮子在滚动?主起落架前起落架总计轮子一架大型客机有4个主起落架,每个主起落前起落架通常有2个轮子前起落架和主起落架的轮子总数架有4个轮子除法燃料分配燃油计算飞机需要携带足够多的燃油才能到达目的地,而且还要有额外的备用燃油,以防遇到恶劣天气或需要改变航线燃油分配问题如果从北京到上海需要1000升燃油,平均分配给2个引擎,每个引擎需要多少升?如果飞机每小时消耗200升燃油,那么1000升燃油可以飞行多少小时?飞向天空速度与时间的秘密第三章速度飞机飞得有多快?1起飞速度飞机起飞时速度高达250-300公里/小时,这相当于赛车的速度!从静止到这个速度,通常只需要30-40秒2爬升速度起飞后,飞机以约500公里/小时的速度爬升到巡航高度,同时以每分钟数百米的速度增加高度3巡航速度巡航时速通常在800-900公里/小时,相当于每秒飞行约250米!这比世界上最快的高铁还要快两倍以上4历史对比莱特兄弟的第一架飞机时速只有10公里/小时,比自行车快不了多少!现在的飞机比他们的快90倍时间多长时间能到达?了解距离知道速度计算飞行时间加上额外时间得出总时间距离=速度×时间,所以时间=距离÷速度这个简单的公式帮助飞行员和航空公司计算飞行时间,安排航班时刻表,并确保飞机携带足够的燃油到达目的地时刻表准点到达的数学计划起飞时间北京首都机场10:30飞机必须按时推出,滑行到跑道,等待塔台许可飞行时间计算北京→上海约
1.5小时巡航时间加上起飞和降落时间,总共约2小时预计到达时间上海虹桥机场12:30需要考虑可能的延误因素天气、空中交通、技术问题机场有详细的航班时刻表,精确到分钟飞行员和空管员要精确计算起飞、飞行和降落的时间,确保航班安全准时,避免航空交通拥堵空中导航方向与位置第四章方向盘指南针与角度1指南针导航飞行员使用罗盘(指南针)来确定飞行方向北方是0°或360°,东方是90°,南方是180°,西方是270°2转弯角度飞机通过改变飞行角度来转弯,通常以度数表示一个标准转弯是30°倾斜3爬升和下降角度飞机爬升时通常是10-15°向上,下降时约为3-5°向下,这些角度精确控制着飞机的高度变化地图与坐标飞机在哪里?经度和纬度GPS定位系统飞行员在地图上用坐标来标记飞机的现代飞机使用全球定位系统GPS接位置就像玩寻宝游戏,需要找到收来自卫星的信号,精确定位飞机的正确的经度(东西方向)和纬度(南位置,误差小于10米北方向)例如北京的坐标是北纬
39.9°,东经
116.4°雷达追踪空中交通管制员通过雷达追踪飞机的精确位置,确保飞机之间保持安全距离,避免碰撞高度飞机飞多高?起飞高度从机场跑道(接近海平面)开始爬升阶段逐渐爬升到3000-5000米,穿过云层和大部分天气巡航高度通常在9000-12000米的平流层巡航,这里空气稀薄,阻力小,更省油下降阶段逐渐降低高度,准备着陆飞机通过气压高度表精确测量飞行高度气压随高度变化,高度每增加100米,气压降低约
1.2百帕通过测量气压,飞机可以知道自己飞行的高度比例尺地图上的距离什么是比例尺?比例尺告诉我们地图上的距离与实际距离的关系例如,地图上的1厘米可能代表实际的100公里应用比例尺假设地图比例尺是1:1000000(即1厘米=10公里)如果地图上测量北京到天津的距离是12厘米那么实际距离是12×10=120公里飞行规划通过比例尺,飞行员可以在地图上计算出实际的飞行距离,估算燃油需求和飞行时间数学与未来你的飞行梦想第五章解决问题飞机设计中的数学挑战如何让飞机更安全?如何让飞机更省油?使用概率论和统计学分析可能的风险,设计多重工程师使用复杂的数学公式计算最佳机翼形状,备份系统,确保飞机在各种情况下都能安全飞减少空气阻力,提高燃油效率行如何让飞机更环保?如何让飞机更舒适?研发新材料和新能源,使用数学模型计算碳排通过空气动力学计算优化客舱气流,减少噪音和放,设计更清洁的飞机震动,提高乘客的舒适度这些都需要数学家和工程师用数字和公式来解决数学是创新和进步的关键工具!谁是飞行梦想家?过去莱特兄弟1莱特兄弟用数学和物理知识造出了第一架能持续飞行的飞机他们通过实验和计算,解决了飞行的基本问题2现在飞机工程师今天的飞机工程师用更复杂的数学设计未来的飞机,使用计算机模拟和先进的数学模型创造未来你!3更安全、更高效的飞机你也可以成为未来的飞行梦想家!通过学习数学和科学,你可以设计未来的飞行器,或者成为飞行员、航空工程师总结数学是飞翔的翅膀从形状、数量、测量,到速度、时间、方向,数学无处不在,它让飞机能够起飞、翱翔、安全降落下次乘坐飞机时,想一想那些让飞机飞行的数学奥秘吧!让我们一起用数学的力量,去探索更广阔的世界,实现更多的梦想!。
个人认证
优秀文档
获得点赞 0