【科普新星培訓營】氣墊船在水面滑行利用了什麼原理【科普新星】？

氣墊船在水面滑行利用了什麼原理

本文參加【科普新星培訓營】，內容為作者原創。

氣墊船由來

大家在生活裡，交通工具是必不可少的，小到腳踏車大到貨運車，為我們的生活出行提供了很大的方便，那麼大家知道的交通工具有些什麼呢？傳統的交通工具有：汽車，輪船，飛機，巴士。除此以外，還有什麼樣的交通工具呢？當然就是我們新型的交通工具，比如平衡車。

平衡車，目前許多警方力量和保安公司都使用電動平衡車進行巡邏，下方的坐式車出行比較舒適，適用於辦公室等地面平整等的地方，或方便身體略有殘疾的人使用。優點是穩定性高，出行體驗比較舒適。缺點是體積較大不方便儲存和攜帶。

它是近兩年才出的小型代步工具，上方的結合了傳統滑板和自平衡車，下方很像“風火輪”。優點是方便攜帶，完全可以裝進書包裡，而且比較時尚炫酷。缺點是剛開始使用時可能需要一定時間練習駕駛技巧，且需要經常充電。

除此以外，水面新型交通工具還有氣墊船，大家容易把氣墊船和水上飛機搞混。水上飛機以使用水面的平整性和阻力起飛、降落，相當於地面對普通飛機，屬於飛機。氣墊船仍然屬於船，它離不開水，只是藉助水面的平整性噴氣行駛。

那麼人類為什麼要發明氣墊船呢？接下來就讓恐龍哥哥帶你瞭解認識一下吧！

大家看上圖倆艘船有什麼不同點呢？我們透過比較普通的船和氣墊船，普通的船直接接觸水面，氣墊船有一層裙邊。這樣的作用是將船底與水面隔開。那麼大家知道隔出來的空間填充什麼呢？

我們先來看一下氣墊船的結構：由螺旋槳，空氣，鼓風機，裙邊組成。那麼氣墊船的工作原理就是：螺旋槳轉動帶動周圍空氣進入鼓風機，並向船底吹出氣流。裙邊提供一個相對密閉的環境，使船底與水面之間空氣壓力略高於外界大氣，形成氣墊。

形成氣墊有什麼好處麼？我們接下來舉個很簡單的例子：普通跑步和在水中賽跑倆種方式跑步，我們很明顯就會感覺到平常跑步很快，換到水下呢？結合親身經歷，在游泳的時候能感覺到，在水中運動比在陸地上費力。這是為什麼呢？那就是因為我們在水中受到的阻力大於在空氣中受到的阻力。

什麼是阻力呢？科學定義就是阻礙物體運動的作用力。阻力的定義也分為不同的情況，廣義的阻力：阻礙一件事進行的力量或勢力。物理中的阻力：與物體運動方向相反的力。但是我們要注意的是：阻力不等於摩擦力！阻力永遠與物體運動方向相反，摩擦力可以是阻力，也可以是動力，也可能對物體運動沒有影響。

你能想象到生活裡有哪些阻力？比如壓力，拔河的拉力，除此以外，如果我們對阻力從力的形式進行適當分類，還可以包括：人在地球上跳不高——重力；在粗糙的地面上拖動箱子比在光滑地面上費力——摩擦力等等。

如果是對對阻力從來源進行分類， 可引申：雖然穿鞋在草上滑不動，但是有滑草運動——將鞋底換成光滑的小車底面就能滑動了（增大了接觸面積，減小壓力，減小摩擦力，此處摩擦力即位阻力）

再比如汽車與跳傘的阻力，我們在進行跳傘運動過程時：大面積傘面，空氣向上流動阻礙下落，達到減速目的。

而對於汽車而言：空氣快速流過在車尾形成真空區，真空區壓力很小，車頭空氣有與汽車行進方向相反的阻力。

不同大小的阻力有什麼有趣的現象呢？

大阻力的現象比如我們在遊樂場玩的激流勇進，當水花衝擊那一下，的確是很爽很刺激的體驗！

花樣滑冰就是一個小組裡的體現，雖然阻力使我們運動費力，但生活中不能沒有阻力，否則……（如前面的拔河、跳傘、激流勇進都不能玩了，在任何地方走路都像在冰上一樣容易滑倒，而且一旦滑倒根本爬不起來）

氣墊船與阻力的聯絡

對於船來說，海水的阻力降低了船的航行速度，那麼我們有什麼辦法能減小船和水面之間的阻力呢？

我們在仔細看一下氣墊船的結構：

船上有兩個鼓風機，氣墊中的氣體由中心鼓風機壓入船底。柔性裙邊是氣封裝置，限制氣體向周圍逸出。

氣墊船是利用高壓空氣在船底和水面間形成氣墊，使船體全部或部分墊升，從而大大減小航行時的阻力，實現高速航行的船。這就是氣墊船為高速船的原因，它的航行速度比相同功率的船隻快。

知識拓展

磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力（即磁的吸力和排斥力）來推動的列車。由於軌道的磁力使之懸浮在空中，不接觸地面或軌道（固體），因此只受空氣阻力。磁懸浮列車的速度可達每小時400公里以上。

T字形軌道和列車底部分別裝有磁鐵，透過通電與否及電流方向決定電磁鐵的磁極。列車停靠時，軌道與列車間磁鐵異性互相吸引，保持穩定；執行時，軌道與列車間磁鐵同性互相排斥，產生很窄的一層氣隙，使列車懸浮起來，並透過直線電機產生的電磁力牽引列車前行。

今天的科學知識恐龍哥哥就為大家分享到這裡，我們下期再見！