核心概念
力
摩擦
对称
风力发电
引言
你玩过玩具风车吗？或者见过现实生活中更大的版本，比如风车或风力涡轮机？你有没有想过为什么它们看起来是那样的——有多个叶片，呈对称排列？为什么它们不能只有一个叶片？或者叶片的形状和大小不同？试试这个有趣的项目来找出答案！
背景
旋转叶片被广泛应用于各种机器中。一些叶片被设计为从空气中获取能量，例如风车和涡轮机上的叶片。风推动这些叶片使它们旋转，然后它们运动的能量被传递到转动齿轮或产生电力。还有一些叶片使用动力电机来推动空气——有时是为了移动空气（如风扇），或者为了推动物体穿过空气（例如，飞机螺旋桨）。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们屡获殊荣的新闻报道来支持我们 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
所有这些叶片的一个共同点是它们都以对称的方式安装。这意味着它们围绕中心均匀分布，或者说是“平衡的”。可能有彼此相对的两个叶片，或者四个叶片形成一个“X”并在中间以直角相交。甚至可能有奇数个叶片（例如，三个均匀分布的叶片彼此之间成 120 度角）。为什么叶片对称如此重要？ 为什么你没有看到只有一个叶片或两个叶片在同一侧的风车？这个项目将向你展示让叶片旋转的最佳方法！
材料
至少一个风车（可以拆开）
吹风机
剪刀
成人监护
准备
在你能够插电使用吹风机的地方收集所有材料。让一位成年人在你拿着风车站立的位置约一米远的地方操作吹风机。
步骤
打开吹风机。
将风车放在距离吹风机约一米远的地方。逐渐将风车移近吹风机，直到它开始旋转。 风车需要离多近才能开始旋转？
现在，让一位成年人帮助你用剪刀从风车上尽可能靠近根部的地方剪下一个叶片。这会使风车不对称，因为剩余的叶片不再围绕中心均匀分布。
再次，将风车放在吹风机前约一米处，并逐渐将其移近直到它开始旋转。 这次风车需要离多近才能开始旋转？
用剪刀从风车上剪下另一个叶片。根据你的风车最初有多少个叶片，你必须决定剪哪个叶片以及风车是否保持不对称或再次变得对称。例如，假设你的风车一开始有四个叶片。当你剪掉一个叶片时，它有三个不均匀分布的叶片，所以它是不对称的。现在你可以剪掉你刚刚剪掉的叶片旁边的第二个叶片，所以风车仍然是不对称的，有两个不均匀分布的叶片。或者你可以剪掉你刚刚剪掉的叶片对面的第二个叶片。这将使风车再次对称，有两个叶片彼此相对。如果你有多个风车，你可以尝试不同的组合。
再次将风车放在吹风机前一米处，并缓慢将其移近。 这次风车需要离多近才能开始旋转？
重复此过程，直到你的风车只剩下一个叶片。
叶片的数量会影响风车旋转的容易程度吗？ 有时你是否需要将风车拿得更靠近吹风机？
风车旋转的容易程度是否取决于叶片是对称还是不对称？
额外： 使用尺子或卷尺记录每次试验中风车需要距离吹风机多远才能开始旋转。然后，你可以绘制结果图，横轴为距离吹风机的距离，纵轴为叶片的数量。
[分隔符]
观察和结果
你应该看到当风车有更多对称的叶片时，它最容易旋转。当你移除叶片时，你可能需要将风车拿得离吹风机越来越近才能使其旋转。如果叶片是不对称的，则尤其如此。这会导致叶片“摆动”并在风车的轴（支撑叶片的杆）上产生更多摩擦。较高的摩擦力使叶片更难旋转，这意味着风力必须更强——因此你必须将风车拿得离吹风机更近才能使其旋转。你认为这会如何影响工程师在设计和制造风力涡轮机或飞机螺旋桨时的计划？
更多探索 旋转你的轮子：风车敏感度，来自科学伙伴
风力涡轮机设计以获得最佳能量输出，来自《国家高中科学杂志》 强风科学：风车的力量，来自《大众科学》 狂风：结构周围的湍流，来自《大众科学》 适合所有年龄段的科学活动！，来自科学伙伴
此活动由科学伙伴合作推出
