錢江晚報·小時新聞記者陳素萍

“只憑風力健，不假羽毛豐。紅線凌空去，青云有路通。”同學們猜一猜，這是在描述什么事物？

答案是：風箏。

這段時間，只要天氣晴朗，杭城百姓最喜愛的戶外活動，或許就是“西湖里面劃船兒，廣場上面放鷂兒”。寒氣漸消，春風拂面，楊柳綠，紙鳶飛，又到了放風箏的好時節。

平日里，相信同學們都看過、放過甚至***過風箏。對于這個早已司空見慣的事物，我們還可以再多一點好奇心：***風箏有哪些講究？風箏為什么能飛上天？放風箏有哪些技巧和注意事項嗎？

這次，我們專門邀請到了夏衍初級中學科技輔導員彭乾水老師，他將結合自己在教學中的模型***、科技創新項目研究經驗，為大家講一講風箏中的科學知識。

小小風箏藏乾坤

是人類最早的飛行器

燕子、蝴蝶、蝙蝠，福字、扇子、宮燈、哪吒鬧海……現如今，風箏的圖案各式各樣，形態更是栩栩如生。

但是，小小的風箏，想要成功***出來，可并不容易。

說起風箏的***工藝，不得不提起曹雪芹。說到他，同學們必然想起《紅樓夢》，在這本名著中，讀者們可以看到，曹雪芹對金石、書畫、風箏、編織、醫學、建筑、烹調、工藝、印染、雕飾等各門學問幾乎無不精通。而在曹雪芹所著的《南鷂北鳶考公志》中，就記載了傳統的風箏***工藝，講究”四藝”——扎、糊、繪、放。

流程看似簡單，實際***起來卻非常考驗手藝。比如，扎一副對稱、符合力學的風箏骨架，左右吃風面積和重量相當是最基本的要求。比如，圖案樣式要做到遠眺清楚，近看真實的效果；再比如，安裝提線時，要找到風箏的中心點，讓兩邊能平衡，一般先找個初始調節點，拉起來之后如果感覺飛得不好，再進行微調。同時，風箏一般都有長長的尾巴，這尾巴也起到了平衡的作用，使風箏不會在空中亂轉。

當然，風箏做得好不好，試飛一下才知道。想要把風箏放得好，里面的學問也不小：放風箏如同賽馬，一線相連，風箏線就如韁繩，緊拉繩子，就像馴馬一般，人隨漂移而前后奔走。這個過程中，是要研究大氣流向的，還要依據風力調整提線角度，考慮風箏的受風面積、重力點等問題，比如今天吹偏北風，那邊有幾幢樓可能有多少影響，哪個位置需要一把拉上，心里都要有數。

當我們穿越漫長歷史，還會發現，在一些“超級玩家”手中，風箏被賦予了更偉大的使命。他們利用風箏升空的原理，進行了很多科學實驗，對人類的發展起了巨大的推動作用。

最有名的是威爾伯.萊特和奧維爾.萊特，萊特兄弟受到風箏的啟發，先后制成三架風箏式滑翔機，進行了上千次的放飛試驗，不斷探索和改進，最終研制出第一架使用內燃機的飛機。

掙脫重力，從大地飛上天空、宇宙，一直都是人類的夢想。中國發明的風箏，誕生于兩千多年前，就是人類最早的飛行器，也是世界上第一種重于空氣的飛行器。所以，下次再去放風箏時，同學們可別忘了，你們手上的風箏可不僅僅是民間工藝品和玩具，它曾對科學技術的發展也起到特殊的作用。

紙鳶為何能夠飛上天

受力分析破解“小技巧”

同學們都知道，地球上有質量的物體都受到重力作用，宏觀表現為生活中各種物體在無支持力作用下都會自由落體運動。風箏也不例外。

那么，比空氣重的風箏，為什么能飛上天呢？

結合生活中的經驗，風箏想飛上天，要有兩個必要條件：一是要在有風的天氣下；二是風箏得有提線的牽引，“斷線的風箏”必定很快會掉下來。

那么，風箏起飛一定需要風嗎？回答這個問題之前，我們先設想兩個情景：

第一個情景，風箏在月球上能不能起飛？我們知道，風箏起飛要受到一個豎直向上的力，這個向上的力不會是由向下繩子的拉力產生，而是空氣作用產生的力，月球上沒有空氣，所以月球上風箏起飛無法起飛。

第二個情景，風箏在無風情況下能不能起飛？先思考一下，上面提到的空氣的力是什么，中學科學課本中提到，空氣在不同的流速下會有不同的壓強，當壓強高的區域向氣壓低的區域移動時候，就形成了風。在無風情況下，空氣中各個區域的流速是一致的，也就是空氣密度分布均勻，此時風箏在飛行過程中無論哪個朝向，空氣流速相對風箏各部分也都是相等的，不能形成壓強差，也就無法給風箏一個力。所以，風箏起飛需要風。

通過以上兩個場景的分析，我們了解到，放風箏需要借助風的力量。

同時，同學們還應該知道，大多數情況下，我們在地面上遇到的不是強對流風，而是地面風，地面風流動方向基本平行于地面。當風箏橫斷地面風時，風箏迎風的一面阻塞空氣分子，改變了空氣分子動量，產生一個垂直風箏面的力，若此時風箏傾斜，這個力分解為兩個方向的分力，一個是與地面風流方向一致的水平分力，另一個力是豎直向上的分力，這個力即為風箏飛升的升力，也就是我們所說的揚力。

從大氣壓強角度來解釋，風箏在空中受風作用，風箏下層的空氣受風箏面的阻塞，空氣的流速減緩，大氣壓強升高；風箏上層的空氣流速相對較高，大氣壓強較低，使風箏上下面形成壓強差，在揚力即是由這種壓強差而產生的。

根據力的分解可知，風箏在飛行過程中自身的重力大小不變，方向豎直向下；揚力隨風力大小而改變，方向垂直于風箏表面斜向上；而牽引繩的拉力隨人手施加的拉力而改變。當揚力的豎直分力大于風箏自重和牽引繩拉力的豎直分力時，風箏會越飛越高；當揚力的水平分力大于風箏自重和牽引繩拉力的水平分力時，風箏會在水平方向遠離我們所處的位置；而當風力、牽引力和揚力這三個力達到受力平衡時，風箏就會穩定地漂浮在空中。

了解了風箏的受力情況，我們就可以有針對性地放風箏了！

在起飛階段，風箏需要受到足夠大風力的推動，才能從我們手中起飛，而在當風力不足以托起風箏時，我們還會通過助跑來增加風箏受到的揚力。

此外，合適的角度可以讓風箏很快受到足夠強并且傾斜向上的揚力，如果要想風箏的揚力越大，風箏牽引的線與地面的夾角就要越大，這樣就會飛得更高！

興趣小組

高壓線附近為何不能放風箏？

天氣晴好時，放風箏是不錯的休閑活動，但在快樂玩耍的同時，安全意識別忘記。

大型風箏線的材質多為凱夫拉線或特多倫線，其特點是不容易斷。這一根根纖細的風箏線，雖然看上去毫不起眼，卻可能成為傷人“利器”，可以是隱形的利刃。

近年來，因風箏放飛后失控，風箏線傷人、毀物的案例屢見報端。2019年10月，坐落在西湖邊的寶石山上的保俶塔，其塔尖就曾因風箏線纏繞拉扯導致傾斜。據介紹，保俶塔塔尖內有混凝土柱子，外部是一層明代的青銅外殼，因塔頂風速大，風箏線拉扯的力度之大遠超想象。

從物理學的角度來說，風箏線的“殺傷力”與材質、風力大小、風箏的面積和高度，及風箏線瞬間作用于皮膚的力和時間長短等因素有關。風箏線越細，被切割物體運動速度越快，風箏線與物體接觸時間越少，產生的作用力就越大，換句話來說就是對與之接觸的人體傷害越大。

以一名體重為50公斤的人為例，當其以每秒5米的速度，與直徑0.5毫米的風箏線相撞，接觸時間大概為1秒，接觸長度為10厘米，根據物理學中的動量定理以及壓強公式推算，其與風箏線相撞時的壓強達到2兆帕斯卡，這約相當于100斤的物體壓在一個指甲蓋上的壓強，傷害非常大。

建議大家在放風箏前做好充分防護準備，不要盲目選用面積較大的風箏，以防在強風下難以控制。同時，放風箏要選擇空曠的場地，避開建筑物和樹木，設置高壓線的地方和公路、鐵路兩側絕對不能放風箏。另外，在放風箏的時候，如果風箏掛在了樹上無法取下，請不要一走了之，最好剪斷風箏線，避免懸浮的風箏線繃緊后傷及路人。

值得一提的是，根據我國《電力法》等相關法律法規，高壓線附近300米內，都屬于禁放飛風箏的區域。因為對于高壓電線來說，空中的風箏線算是導體或半導體，風箏線兩頭一旦各搭著高壓電線，就很容易引發線路短路，導致跳閘停電。短路的電線燃燒后還可能掉落，導致人畜觸電傷亡，或是造成火災。

考考你

請從力學的角度分析一下，風箏斷（脫）了線后會是怎么樣的狀態，為什么？

答案：風箏斷（脫）了線將會掉落到地面。風箏在空中飛行，受到繩子的拉力和空氣中的揚力作用，使風箏在迎風面保持近45度左右的仰角，當風箏斷（脫）了線，空氣中的揚力使風箏迎風面近乎垂直地面，并在重力的影響下，風箏最終掉落地面。

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