2012.07.17 Pomiar siły nośnej, czyli: dlaczego samolot startuje? W poprzednim odcinku zajmowaliśmy się porównywaniem wartości oporu powietrza, jaki stawiają strumieniowi ciała o różnych kształtach. Obecnie zademonstrujemy wpływ kształtu np. płata samolotu, na wielkość siły nośnej wytworzonej przez ten kształt. Tytułem wstępu Cechą charakterystyczną każdego profilu lotniczego jest zdolność do efektywnego wytwarzania siły nośnej pod wpływem powietrza opływającego profil. Profil taki (a właściwie - cały płat, który zbudowany jest z wielu profili) wchodząc w strumień powietrza, staje na jego drodze (o czym mogliśmy się przekonać w poprzednio publikowanym doświadczeniu o oporze powietrza) i trochę mu przeszkadza. Cząsteczki powietrza muszą nieco przyspieszyć, obiegając przeszkodę – czyli płat. Kiedy powietrze (inny gaz lub ciecz) przyspiesza, to w strumieniu jednocześnie zmniejsza się ciśnienie, które zaczyna „zasysać” kształt (w tym przypadku: płat). Tak doszliśmy do opisu zjawiska będącego podstawą aerodynamiki: cząsteczki powietrza muszą obiegać wypukłość górnej części płata; tam przyspieszają, a jednocześnie w ich strumieniu zmniejsza się ciśnienie: samolot jest wsysany w górę i dzięki temu lata. Eksperymentujemy Profile lotnicze są przedmiotem badań w tunelach aerodynamicznych: chodzi o to, aby otrzymać jak największa siłę nośną oraz zminimalizować opór strumienia danego profilu. Przy pomocy prostego przyrządu dynamometrycznego oraz regulowanego strumienia powietrza, będziemy mogli przeprowadzić proste pomiary siły nośnej wytwarzanej przez różne profile, znajdujące się w dołączonym zestawie, oraz stwierdzić doświadczalnie jaki wpływ na tę siłę ma kształt profilu. Przyrząd, którego wirtualny model prezentujemy, nazwany został wagą jednoskładnikową, a jego projekt opublikował H. Backe w swojej znakomitej książce pt. „Z fizyką za pan brat”. Urządzenie składa się z lekkiej ruchomej dźwigni, dynamometru i zestawu profili do badań.
Lewym kursorem myszy, wybieramy jeden z profili i umieszczamy na lewym ramieniu wagi, na wprost wirnika wytwarzającego strumień powietrza. Używając przycisku start uruchamiamy strumień: strzałki pulsując wyznaczają kierunek ruchu powietrza wokół profilu, zaczyna on reagować na strumień wytwarzając siłę nośną, której wartość odczytujemy na skali dynamometru. Zwiększając obroty wirnika (używamy do tego manetki umieszczonej po prawej stronie), zwiększamy prędkość strumienia, a w rezultacie siłę nośną. Badając różne profile i obserwując wyniki pokazywane przez dynamometr - przekonamy się, że od ich kształtu (kształtu profili) w dużej mierze zależy siła nośna. I co z tego? Profile lotnicze i wszystko co dotyczy ich projektowania, ma zastosowanie w produkcji wszelkich maszyn latających: śmigłowców, samolotów, szybowców oraz w pochodnych dziedzinach techniki. Zagadnienia te są także ważne przy opracowywaniu aerodynamicznych nadwozi superszybkich samochodów sportowych i wyścigowych. W tym ostatnim przypadku chodzi naturalnie o nieco inne wykorzystanie właściwości strumienia powietrza, pomagające nie w sprawnym odrywaniu się od ziemi ale raczej w „dociskaniu” pojazdu do niej. T-S 
twinn> Tutaj możesz wyrazić swoją opinię na temat tego artykułu.
physicist> Witam, mam pytanie dotyczące cyt. "Cząsteczki powietrza muszą nieco przyspieszyć, obiegając przeszkodę – czyli płat". Skąd cząsteczka "wie" że ma przyspieszyć. Opisując to inaczej, weźmy w naszym modelu dwie identyczne cząsteczki które spotykają się na przedzie (dziobie) skrzydła, następuje moment w którym się rozdzielają i jedna wędrują nad skrzydłem, druga pod. Oczywiście drogi jakie muszą przebyć aby spotkać się znowu za skrzydłem są różne - stąd tłumaczenie że ta na górze "przyspiesza". No i właśnie czy aby na pewno jest to prawda? Skąd ta na górze WIE, że ma przyspieszyć ? Pozdrawiam, Tomasz Madej Wojas> Kolego, cząsteczka poruszająca się górą skrzydła nie tyle wie, że ma przyspieszyć, co musi przyspieszyć. Musi, bo inaczej nie spotka się w odpowiednim czasie za skrzydłem z cząsteczkami które wędrują pod płatem. A o tym "musie" decyduje najogólniej ciśnienie. Gdyby te górne cząsteczki nie spotkały się w tym samym czasie z dolnymi cząsteczkami, to w tym miejscu za skrzydłem powstałaby próżnia. Więc ta próżnia je wsysa. Obrazowo w olbrzymim uproszczeniu. :) Gdzie znaleźć niebieską żabę? Jakim zwierzętom nie grozi
Zawał? Pracujący kot w Pałacu Kultury i Nauki?
Rewolucja w motoryzacji i wizja przyszłości, którą
przewidywano 40 lat temu i ziściła się obecnie.
Jakie tajemnice tkwią w powszechnym odruchu ziewania,
dlaczego to robimy i co to ma wspólnego z lustrem?
Urządzenie, bez którego nie wyobrażamy sobie rozwoju
naszej cywilizacji. Jak działa? Skąd wzięła się jego nazwa?
Zapraszamy do odbycia wirtualnej, interaktywnej podróży,
historyczną rakietą kosmiczną na księżyc!
Dlaczego samolot lata? W jaki sposób kształt płata nośnego samolotu wpływa na
powstanie siły dźwigającej maszynę w przestworza?
|
