למעשה, זה נראה כמו נס. מכונה מכונפת במשקל של עשרות ואף מאות טונות, המתגברת על כוח המשיכה, מתנשאת בקלות ומתנשאת בשמיים כמו ציפור. מה הכוח שמחזיק אותה באוויר?
הוראות
שלב 1
קצת היסטוריה
בשנת 1738 המדען השוויצרי דניאל ברנולי פיתח חוק על שמו. על פי חוק זה, עם עלייה בקצב הזרימה של נוזל או גז, הלחץ הסטטי בהם פוחת ולהיפך, עם ירידה במהירות, הוא עולה.
בשנת 1904, המדען הרוסי N. E. ז'וקובסקי פיתח משפט על כוח ההרמה הפועל על גוף בזרימה מקבילה של גז או נוזל. על פי משפט זה, גוף (כנף) הנמצא במדיום נוזלי נע או גזי נתון לכוח הרמה, שערכו תלוי בפרמטרים של המדיום והגוף. התוצאה העיקרית של עבודתו של ז'וקובסקי הייתה הנוסחה למקדם ההרמה.
שלב 2
כוח הרמה
פרופיל כנף המטוס אינו סימטרי, חלקו העליון קמור יותר מזה התחתון. כאשר המטוס נע, מהירות זרימת האוויר העוברת מראש הכנף גבוהה ממהירות הזרימה העוברת מלמטה. כתוצאה מכך (על פי משפט ברנולי) לחץ האוויר מתחת לכנף המטוס הופך גבוה יותר מהלחץ מעל הכנף. בשל ההבדל בלחצים אלה, נוצר כוח הרמה (Y), הדוחף את הכנף כלפי מעלה. ערכו הוא:
Y = Cy * p * V² * S / 2, כאשר:
- Cy - מקדם הרמה;
- p הוא צפיפות המדיום (אוויר) בק"ג / מ"ק;
- S - שטח במ ר;
- V הוא מהירות הזרימה ב- m / s.
שלב 3
בהשפעת כוחות שונים
כמה כוחות פועלים על מטוס שנע במרחב האווירי:
- כוח הדחף של המנוע (מדחף או סילון) הדוחף את המטוס קדימה;
- התנגדות חזיתית המכוונת לאחור;
- כוח הכבידה של כדור הארץ (משקל המטוס), מופנה כלפי מטה;
- הרם דוחף את המטוס למעלה.
ערך ההרמה והגרירה תלוי בצורת הכנף, בזווית ההתקפה (הזווית בה הזרם פוגש את הכנף) ובצפיפות זרימת האוויר. האחרון, בתורו, תלוי במהירות המטוס ולחץ האוויר האטמוספרי.
שלב 4
ככל שהמטוס מאיץ ומהירותו עולה, המעלית עולה. ברגע שהוא עולה על משקל המטוס, הוא ממריא מעלה. כאשר המטוס נע אופקית במהירות קבועה, כל הכוחות מאוזנים, וכתוצאה מכך (הכוח הכולל) שלהם הוא אפס.
צורת הכנף נבחרת כך שהגרירה תהיה נמוכה ככל האפשר והמעלית תהיה גבוהה ככל האפשר. ניתן להגדיל את ההרמה על ידי הגדלת מהירות הנסיעה ואזור הכנף. ככל שמהירות התנועה גבוהה יותר, אזור הכנף יכול להיות קטן יותר ולהיפך.
