อันที่จริงก็ดูเหมือนปาฏิหาริย์ เครื่องจักรแบบมีปีกที่มีน้ำหนักหลายสิบหรือหลายร้อยตัน เอาชนะแรงโน้มถ่วง ทะยานขึ้นอย่างง่ายดายและทะยานขึ้นไปบนท้องฟ้าเหมือนนก อะไรคือความแข็งแกร่งที่ทำให้เธออยู่ในอากาศ?
คำแนะนำ
ขั้นตอนที่ 1
เกร็ดประวัติศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1738 นักวิทยาศาสตร์ชาวสวิส Daniel Bernoulli ได้พัฒนากฎหมายที่ตั้งชื่อตามเขา ตามกฎหมายนี้เมื่ออัตราการไหลของของเหลวหรือก๊าซเพิ่มขึ้นความดันคงที่จะลดลงและในทางกลับกันด้วยความเร็วที่ลดลงจะเพิ่มขึ้น
ในปี 1904 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย N. E. Zhukovsky พัฒนาทฤษฎีบทเกี่ยวกับแรงยกที่กระทำต่อร่างกายในการไหลของก๊าซหรือของเหลวในระนาบขนาน ตามทฤษฎีบทนี้ ร่างกาย (ปีก) ที่อยู่ในของเหลวเคลื่อนที่หรือตัวกลางที่เป็นก๊าซอยู่ภายใต้แรงยก ซึ่งค่าจะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของตัวกลางและตัวกลาง ผลงานหลักของ Zhukovsky คือสูตรสัมประสิทธิ์การยก
ขั้นตอนที่ 2
แรงยก
โปรไฟล์ปีกเครื่องบินไม่สมมาตร ส่วนบนจะนูนมากกว่าส่วนล่าง เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ ความเร็วของอากาศที่ไหลผ่านจากด้านบนของปีกจะสูงกว่าความเร็วของกระแสที่ไหลผ่านจากด้านล่าง ด้วยเหตุนี้ (ตามทฤษฎีบทของเบอร์นูลลี) ความกดอากาศใต้ปีกของเครื่องบินจึงสูงกว่าความดันเหนือปีก เนื่องจากความแตกต่างของแรงกดดันเหล่านี้ แรงยก (Y) จึงเกิดขึ้น ดันปีกขึ้นด้านบน ค่าของมันคือ:
Y = Cy * p * V² * S / 2 โดยที่:
- Cy - สัมประสิทธิ์การยก;
- p คือความหนาแน่นของตัวกลาง (อากาศ) ในหน่วย kg / m³;
- S - พื้นที่ใน m²;
- V คือความเร็วการไหลเป็น m / s
ขั้นตอนที่ 3
ภายใต้อิทธิพลของกองกำลังต่างๆ
กองกำลังหลายแห่งกระทำต่อเครื่องบินที่กำลังเคลื่อนที่ในน่านฟ้า:
- แรงขับของเครื่องยนต์ (ใบพัดหรือเครื่องบินไอพ่น) ผลักเครื่องบินไปข้างหน้า
- ความต้านทานด้านหน้าพุ่งไปข้างหลัง
- แรงโน้มถ่วงของโลก (น้ำหนักของเครื่องบิน) พุ่งลง
- ลิฟท์ดันเครื่องบินขึ้น
ค่าของแรงยกและแรงต้านขึ้นอยู่กับรูปร่างของปีก มุมของการโจมตี (มุมที่กระแสไหลมาบรรจบกับปีก) และความหนาแน่นของการไหลของอากาศ ในทางกลับกันขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องบินและความกดอากาศในบรรยากาศ
ขั้นตอนที่ 4
เมื่อเครื่องบินเร่งความเร็วและความเร็วเพิ่มขึ้น แรงยกจะเพิ่มขึ้น ทันทีที่น้ำหนักเกินเครื่องบิน เครื่องบินจะบินขึ้นด้านบน เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ในแนวนอนด้วยความเร็วคงที่ แรงทั้งหมดจะสมดุล ผลลัพธ์ (แรงทั้งหมด) จะเป็นศูนย์
รูปร่างของปีกถูกเลือกโดยให้แรงฉุดให้ต่ำที่สุดและลิฟต์ยกสูงที่สุด ลิฟต์สามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่และพื้นที่ปีก ยิ่งความเร็วในการเคลื่อนที่สูงขึ้น พื้นที่ปีกก็จะยิ่งเล็กลงและในทางกลับกัน