风筝为什么能飞上天

风筝是一种单纯利用空气作为动力的飞行器，通常是在竹篾等骨架上糊上纸或绢，由系在上面的长线牵引，并顺着风势施放于天空。
早在我国东周春秋时期（距今2000多年），便相传有墨翟以木头制成木鸟，受此启发，他的弟子鲁班改用竹子，并以绢覆之，造出最早的风筝。后来东汉的蔡伦改进造纸术后，坊间便以纸为料，这时的风筝被称为“纸鸢”。到了五代之时，南唐李邺有一次也做纸鸢玩耍，突发奇想，在“鸢首以竹为笛，使风入竹，声如筝鸣”。于是乎，后人便把这种能发出声音的纸鸢称为“风筝”。

到了如今，虽然已经没有了这种区别，但是放风筝仍受到广大人民群众的推崇，成为一项喜闻乐见的娱乐活动。大家应该都玩过风筝，不少地方还有专门的风筝节，甚至有不少关于风筝的世界吉尼斯记录。比如2015年4月4日，在重庆武隆举办的国际风筝放飞节上，一条长达6000米的龙形风筝被成功放飞，被誉为世界最长风筝。这么长的大风筝是怎么飞起来的呢？
其实一点也不用觉得惊奇，比风筝还要重的飞机都能飞起来，更何况一个风筝。那么飞机是怎么飞起来的呢？这需要提到一个定律，即伯努利定律：在水流或气流里，如果流体的流速小，压强就大，如果流速大，那么压强就小。这个原理是由机械能守恒推导出的，所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。

我们知道，飞机的机翼上表面要比下表面长，当空气遇到机翼后，从其前缘开始分离，又同时达到机翼的后缘，这样就达到了伯努利定律的要求，即机翼上表面空气流速大，产生的压强小，下表面的流速小，产生的压强大，如此一来，空气在机翼的上下表面形成了一个压力差，并且方向向上，为机翼提供上升的升力，飞机也因此而能够飞起来。风筝在迎风角较小的时候，其升力也大致如此。
什么是迎风角呢？还是拿飞机的机翼来说，机翼平面与前进方向的夹角，即机翼平面相对于空气运动方向的夹角，就是迎风角。风筝放飞时相对于空气的运动方向也有这么一个迎风角，正因为有这个迎风角，所以空气遇到风筝后，会分成上下两个流层。此时，通过风筝下层的空气因为受到风筝面的阻挠，其流速降低，气压变高；上层的空气没有阻碍，故而流速较强，相对下层的气压稍低，于是风筝获得了一个扬力，这便是风筝能飞起来的主要原因。

另外，不得不说的两点：第一，风筝想要飞起来，必须要在有风的情况下才可以；第二，风筝必须通过提线的牵引才能飞起来，至于断了线的风筝，我们知道，它是飞不了多远的。所以，风筝是在风力、牵引力和先前说过的扬力，这三个力的共同作用下才得以保持在空中的平衡。那么接下来我们就讲讲风筝在空中的受力情况。
在空中，我们假定风力的方向基本水平，而风筝所受风力的角度，以及上扬力的大小，则通过风筝的提线来控制。如果我们加大牵引力，也就是作用于提线上的力量，便可以使风筝的迎风角趋于45°，那么上扬力便会随着增加，这时的风筝就会飞高；当我们减小牵引力，那么在风力和扬力的合力作用下，风筝会飞得更高更远，但是我们必须快速地再加大牵引力，以再次保持风筝的角度稳定，使其达到平衡状态。
所以，当风力大的时候，便放线，当风力小的时候，则收线，如此，风筝便会一直飞在空中。


本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处
更多精彩内容，敬请关注科学原理一点通官方网站
微信公众平台（ID：kxylydt）

风力、重力和线绳的合力作用在风筝上的合力方向是向上方的，特别是初期时，使风筝上升；后来上升到空中后保持一种动态的平衡。如果风力不大或角度不对，或者绳子的角度拴得不好，风筝就会掉下来