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北美全职带娃老司机教你轻松育儿套路

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大家好，终于又到了榨汁机先生时间。
这次交稿花的时间有点久，主要是因为我这些天迷上了空气动力学理论，不知不觉的从头学了一遍，觉得太有意思了，禁不住就一直拖稿。
我为什么会突然想要了解空气动力学呢，这其实和我的专业八竿子打不着。
起因要从陪孩子玩一只简简单单的纸飞机讲起。
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那天因为妹妹嚷着让我陪她画画，而毛头又不喜欢画画，我只好随手用妹妹画画用的打印纸教他折纸飞机打发他。
我折纸飞机的手艺是毛头爷爷祖传的，我记得小时候可以飞得很远，可是不知道是不是用的纸不太一样的原因，如今同样方法叠出来的飞机无论怎么用力，总是飞不远，一脱手就往地上扎。
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毛头刚才废了半天劲儿和我学怎么折，看到效果不好，就十分失望，说爸爸你的飞机太差劲儿了，还没有我扔球扔得远呢！
被自己儿子鄙视是一个老父亲十分不能接受的。
我决定赌上作为一名科学工作者的尊严，下决心要给儿子折一架飞得最远的飞机。
于是我就在网上查，世界上飞得最远的纸飞机是什么样的？
没想到这个问题的答案意外好找，美国人真的很闲，连折纸飞机都有人搞世界记录。
下面这个视频就是世界上飞得最远的纸飞机了：
△看不了视频可以看动图感受一下
这架破记录的纸飞机是一个专门玩纸飞机的老头John Collins设计的，他在2012年创造了新的纸飞机飞行世界记录69.14米。你可以看到这架小小的纸飞机居然飞越了整个室内停机坪。
这架神奇的纸飞机的叠法是这样的：
注意，要用A4纸（210X297mm），北美这边只有信纸（215.9X279.4mm），所以要把信纸的长边裁剪掉18.4mm才能得到和A4相同尺寸的纸。
我在家折出来效果是这样的
▽
世界记录的纸飞机确实血统高贵，轻轻松松穿越整个客厅。如果我有橄榄球四分卫一般发达的手臂肌肉和一个足够大的室内停机坪，理论上这个飞机可以飞得更远。
果然，有了世界记录的光环，纸飞机就变得酷了很多。毛头看了之后主动要求我教他叠一个，果果也要一起凑热闹，平时不受待见的老父亲立刻觉得自己在家里的地位直线上升。
小朋友们还是很欢乐的，本来平淡无奇不值钱的纸飞机，加上了世界纪录的意义之后，就变得高大上起来，所以我们刚刚完成了一次纸飞机的消费升级。
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接下来，我犯了一切父母都最容易犯的一个严重错误，就是好为人师，身为科学家的老父亲忍不住要对娃进行一点科普：儿子，你知道飞机为什么能飞起来吗？
来看看这张图
▽
这是因为飞机机翼上表面是鼓起来的，气流流动快所以压强小，机翼下面是平的，气流慢所以压强大，所以飞机就被推到天上了，这个就是传说中的伯努利原理，我知道你现在不太明白，可是以后你……
还没等我把话说完，就被毛头小朋友打断了：
爸爸，如果按你说的，我们的飞机应该飞不起来啊，你看，它的上面是平的，下面是鼓的哎！
老父亲当场被打脸，一口老血差点没吐到地上。
是啊，如果纸飞机的机翼上表面是平的，那么机翼的上表面压力就应该更大，飞机就会往下坠不应该飞那么远才对啊。

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虽然我觉得老脸有点挂不住，但是还是故作镇定，和毛头说，要不我们把世界纪录的飞机稍微改造一下，也做成和真实飞机一样的，上面鼓下面平形状，看看会不会飞得更远。
于是照葫芦画瓢，又叠了一个，只不过把最后一步的三个对折都折成反方向，就有了改造型的纸飞机：
然后我们对飞机进行了测试，发现改造型的纸飞机的飞行效果居然没有世界纪录纸飞机好。
理论居然和实践不相符！作为一个从业多年的科学工作者，这件事狠狠的触发了我灵魂深处的强迫症，我绝对不能容忍我信仰的科学被一个小破孩就这么轻易的打败了。
虽然我的专业是生物化工，完全没有接触过关于航空相关的理论，但是我依然凭着一腔的强迫症，一头扎进了空气动力学理论当中去，我发现，之前科普材料里，用伯努利原理解释的关于飞机为什么会飞的原因，是非常不严密的。
真正能够通过计算来解决飞机飞翔问题的是纳维尔－斯托克斯方程：
我知道这个比较超纲，大家看个热闹就好~
纳维尔－斯托克斯方程（Navier-Stokes equations）是一组描述像液体和空气这样的流体物质的方程，是解决一切流体力学问题的基础。克雷数学学院于2000年5月21日设立了一个一百万美元的大奖，奖励任何对于能够帮助理解这一现象的数学理论作出实质性进展的任何人。
所以
不要怀疑，科学真的会让人发家致富
。

研究了一阵之后，我终于知道为什么这个公式值这么多钱了，别说作出实质性进展，就只是理解应用一下这个公式，也是十分困难，太复杂了，计算量太大了，于是我忍恨放弃了。
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我只能退而求其次，采用数值的方法对二维的机翼进行空气动力学模拟，计算了压强分布，升力系数（升力系数越大，升力越好）。
在压力分布图中越是偏黄色，压力越大，这个图上显然看出，压力总体是向下的，所以飞机会往下扎。
而这个图就能看到，压力是总体向上的，更有利于飞机向上飞。
计算的结果也显示，世界纪录飞机的整体升力（升力系数是0.08）比改造型（升力系数-0.08）要好，升力系数越大，单位面积机翼的升力越大。
这就和我们的试飞结果相符合了，但是这个效果相差的不那么明显，让我很不满意，明明现实中差异巨大啊！

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然后我发现，我没把投掷角度问题考虑进去，所以我又计算了，飞机在和水平方向成15度夹角的向斜上方起飞时候的气流和压力的分布情况：
结果显示，世界纪录飞机向斜上15度角发射的时候，飞机升力会暴涨（升级系数达到了1.92）。所以你会观察到，那个打破世界纪录的视频，飞机是向着斜上方投掷的！
这回实践结果终于完美符合计算结果
科学果然从来不会让我失望！
因为孩子的一个小小的问题，榨汁机刻苦学习了好几天，看公式看得头昏脑涨，胳膊投飞机投的肌肉拉伤，最后终于鼓起勇气要和毛头做个了断，看看！我们伟大的科学理论是能站得住脚的！
时隔几天，毛头小朋友已经对这个话题一脸漠然：哦！你终于弄明白了，现在可以陪我玩球了吗？
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好吧，我承认我有点用力过猛了，小孩子随口一问，我为啥要这么较真呢！
我只是想让孩子知道，世界上的各种问题，总是用科学的方式来解释，即便有的时候一时无法解释，甚至理论和实验结果向左，它背后也总是会有更加深层的解释方式，只是我们一时没办法知道，或者不太理解而已。
“提出疑问挑战权威”是一种非常珍贵的品质，希望我这种认真对待他问题的行为，可以让孩子可以长久的保留这种品质吧！
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作者|橙子
教育硕士，旅居北美
曾经是学理科的女文青
现在是爱码字的全职妈妈
7岁大宝毛头难养难搞
4岁二宝果果天使乖乖
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