Στην πραγματικότητα, μοιάζει με θαύμα. Μια φτερωτή μηχανή που ζυγίζει δεκάδες ακόμη και εκατοντάδες τόνους, ξεπερνώντας τη βαρύτητα, ανεβαίνει εύκολα και ανεβαίνει στον ουρανό σαν πουλί. Ποια είναι η δύναμη που την κρατά στον αέρα;
Οδηγίες
Βήμα 1
Λίγη ιστορία
Το 1738 ο Ελβετός επιστήμονας Ντάνιελ Μπερνούλι ανέπτυξε έναν νόμο που πήρε το όνομά του. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, με αύξηση του ρυθμού ροής ενός υγρού ή αερίου, η στατική πίεση σε αυτά μειώνεται και αντιστρόφως, με μείωση της ταχύτητας, αυξάνεται.
Το 1904, ο Ρώσος επιστήμονας Ν. Ε. Ο Zhukovsky ανέπτυξε ένα θεώρημα σχετικά με τη δύναμη ανύψωσης που ενεργεί σε ένα σώμα σε μια παράλληλη επίπεδη ροή αερίου ή υγρού. Σύμφωνα με αυτό το θεώρημα, ένα σώμα (πτέρυγα) που βρίσκεται σε ένα κινούμενο υγρό ή αέριο μέσο υποβάλλεται σε μια ανυψωτική δύναμη, η αξία της οποίας εξαρτάται από τις παραμέτρους του μέσου και του σώματος. Το κύριο αποτέλεσμα της εργασίας του Zhukovsky ήταν ο τύπος του συντελεστή ανύψωσης.
Βήμα 2
Ανυψωτική δύναμη
Το προφίλ πτέρυγας του αεροπλάνου είναι ασύμμετρο, το άνω μέρος του είναι πιο κυρτό από το κάτω. Όταν το αεροσκάφος κινείται, η ταχύτητα της ροής του αέρα που διέρχεται από την κορυφή του φτερού είναι υψηλότερη από την ταχύτητα της ροής που περνά από το κάτω μέρος. Ως αποτέλεσμα αυτού (σύμφωνα με το θεώρημα του Bernoulli) η πίεση του αέρα κάτω από το φτερό του αεροσκάφους γίνεται υψηλότερη από την πίεση πάνω από το φτερό. Λόγω της διαφοράς αυτών των πιέσεων, προκύπτει μια ανυψωτική δύναμη (Υ), ωθώντας το φτερό προς τα πάνω. Η αξία του είναι:
Y = Cy * p * V² * S / 2, όπου:
- Cy - συντελεστής ανύψωσης.
- p είναι η πυκνότητα του μέσου (αέρα) σε kg / m³.
- S - εμβαδόν σε m²;
- V είναι η ταχύτητα ροής σε m / s.
Βήμα 3
Υπό την επίδραση διαφορετικών δυνάμεων
Αρκετές δυνάμεις δρουν σε ένα αεροσκάφος που κινείται στον εναέριο χώρο:
- η δύναμη ώθησης του κινητήρα (έλικα ή πίδακα) που ωθεί το αεροσκάφος προς τα εμπρός ·
- μετωπική αντίσταση στραμμένη προς τα πίσω, - τη δύναμη της βαρύτητας της Γης (βάρος του αεροσκάφους), προς τα κάτω, - σηκώστε το αεροπλάνο προς τα πάνω.
Η τιμή ανύψωσης και οπισθέλκουσας εξαρτάται από το σχήμα της πτέρυγας, τη γωνία προσβολής (τη γωνία στην οποία η ροή συναντά το φτερό) και την πυκνότητα της ροής του αέρα. Το τελευταίο, με τη σειρά του, εξαρτάται από την ταχύτητα του αεροσκάφους και από την ατμοσφαιρική πίεση του αέρα.
Βήμα 4
Καθώς το αεροσκάφος επιταχύνεται και η ταχύτητα του αυξάνεται, ο ανελκυστήρας αυξάνεται Μόλις υπερβεί το βάρος του αεροπλάνου, απογειώνεται προς τα πάνω. Όταν το αεροσκάφος κινείται οριζόντια με σταθερή ταχύτητα, όλες οι δυνάμεις είναι ισορροπημένες, η προκύπτουσα (συνολική δύναμη) είναι μηδέν.
Το σχήμα της πτέρυγας επιλέγεται έτσι ώστε η έλξη να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερη και η ανύψωση να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη. Η ανύψωση μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας την ταχύτητα ταξιδιού και την περιοχή πτέρυγας. Όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα κίνησης, τόσο μικρότερη είναι η περιοχή των πτερυγίων και το αντίστροφο.
