“小飛象”真的能靠耳朵飛起來么?

飛魚

怎樣才能飛離地面？

簡單來說：只要升力大于自身重力，就可以“起飛”

什么是升力呢？你可以想象有一根看不見的繩子把物體向上拉，這根繩子就是升力。根據(jù)牛頓第三定律，任何相對穩(wěn)定的物體都會(huì)同時(shí)受到兩個(gè)大小相等、方向相反的力。升力和物體本身的重力（由于地球吸引，讓一切物體踏踏實(shí)實(shí)落在地上的力），就是這樣一對“冤家”。

那么向上拉的“升力”從哪兒來呢？方法有很多：假如你有一雙健壯的大腿，只要用力向下一蹬，就可以讓自己騰空而起，在空中停留個(gè)半秒鐘吧。不過如果想“懸”在空中，還需要持續(xù)施加升力才行。比如我們見到火箭向下持續(xù)噴射出“火焰”，當(dāng)這個(gè)力比自身重力大時(shí)，火箭就會(huì)一直上升飛走了。

鳥的翅膀有一個(gè)很精巧的結(jié)構(gòu)，它的上表面凸起，下表面凹進(jìn)，當(dāng)鳥向前飛行時(shí)，氣流劃過翅膀，在上表面的空氣由于受到凸起的擠壓流速變快，壓力變小，下表面的空氣流速較慢，壓力較大，翅膀上下表面的壓力差（即伯努利效應(yīng)）給鳥兒一個(gè)向上托起的力，即升力?？諝饬鬟^翅膀的速度越快，這種升力就越大，很多大型的鳥類（比如鶴）為了起飛，先要在地面上奔跑一段距離才能離開地面。

你可能會(huì)說，這些不算“飛”，要像鳥一樣扇動(dòng)翅膀的姿勢才算。沒錯(cuò)，鳥類是地球上最善于飛翔的生物，它們可不想只是蹦跶一下離開地面，也沒有持續(xù)噴射“火焰”的能力，它們的飛行法寶是——利用空氣！鳥如何利用空氣產(chǎn)生升力呢？空氣幾乎看不見摸不著（密度非常?。窃鯓油衅瘌B的身體呢？沒錯(cuò)，因?yàn)槟菍挻蟮某岚?。?dāng)鳥的翅膀劃過空氣，空氣就會(huì)給翅膀一個(gè)向上托起的升力。

現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)翼就是根據(jù)鳥兒翅膀的構(gòu)造研發(fā)出來的。科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)翼迎風(fēng)部分稍稍上翹時(shí)，空氣受到機(jī)翼上表面凸起部分的誘導(dǎo)，會(huì)向下后方偏轉(zhuǎn)，可以給機(jī)翼更多的向上托起的升力（又稱康達(dá)效應(yīng)）。這個(gè)“上翹”的角度學(xué)名叫做“迎角”，在一定范圍內(nèi)，迎角越大，翅膀產(chǎn)生的升力就越多，不過同時(shí)產(chǎn)生的阻力也會(huì)增大，到達(dá)一定角度時(shí)就不能再大了，否則阻力就大于升力。所以鳥的翅膀通常會(huì)上下扇動(dòng)，迎角不斷變化，不僅要靠翅膀產(chǎn)生向上的升力，還要同時(shí)靠它產(chǎn)生向前的推力，比飛機(jī)的固定機(jī)翼“聰明”得多。這個(gè)能力，人類到現(xiàn)在也沒完全學(xué)會(huì)。

由于升力至少要等于重力才能起飛，所以：L=G=mg =75×9.8，代入升力公式L=1/2Cyρv 2S，算出來的“耳朵”（機(jī)翼）面積約24.57m2 ！小象耳寬0.457m，則需要耳朵展開長度約53.76m，單耳長度需達(dá)26m 多。然而事實(shí)上，大象的耳朵大小還要分種類，比如小飛象的媽媽就是個(gè)頭小、耳朵也小的亞洲象，而耳朵大的非洲象，個(gè)頭又超標(biāo)了。

耳朵夠大，就能起飛嗎？

似乎沒那么容易

想要靠扇動(dòng)一對翅膀（或大耳朵）就飛離地面，還真沒那么容易?？茖W(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，要想獲得更大的升力，需要滿足以下幾個(gè)條件：

一、速度足夠快，升力的大小和氣流流過機(jī)翼速度的平方成正比;

二、“翅膀”的面積足夠大，升力的大小和空氣流過機(jī)翼的有效面積成正比。

通過大量試驗(yàn)， 科學(xué)家總結(jié)出了升力的公式： 升力L=1/2Cyρv 2S ，（其中，L為升力，單位為N;Cy為升力系數(shù)，我們在這里假設(shè)為1.5;ρ是空氣密度，為1.29kg/m3;v是空氣流過“翅膀”的速度，單位m/s;S是“翅膀”中產(chǎn)生升力的有效面積，單位m2）。另外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了影響升力的其他重要因素，比如公式中的Cy 是升力系數(shù)，它是一個(gè)變化多端的數(shù)值，它和上面提到的“迎角”有關(guān)，還和“翅膀”剖面的彎曲形狀等很多因素有關(guān)。

那么動(dòng)畫中的小飛象到底能不能靠扇動(dòng)耳朵起飛呢？我們來算一算：動(dòng)畫中的小飛象是一只體重75kg 的小寶寶，它能以每小時(shí)20km/h的速度奔跑，那么它需要多大的“耳朵”，才能像仙鶴一樣，優(yōu)雅地飛起來？

所以，小飛象要想靠耳朵飛行，比較靠譜的方法是：一、減肥，把體重降下來;二、體重降不下來的話，只有腿腳麻利點(diǎn)了，把自己的速度練得快如閃電，想起飛估計(jì)就沒太大問題了。