Eigenlijk lijkt het een wonder. Een gevleugelde machine met een gewicht van tientallen en zelfs honderden tonnen, die de zwaartekracht overwint, zweeft gemakkelijk omhoog en zweeft in de lucht als een vogel. Wat is de kracht die haar in de lucht houdt?
instructies:
Stap 1
Een beetje geschiedenis
In 1738 ontwikkelde de Zwitserse wetenschapper Daniel Bernoulli een naar hem vernoemde wet. Volgens deze wet neemt de statische druk daarin af met een toename van de stroomsnelheid van een vloeistof of gas en omgekeerd, met een afname van de snelheid, neemt deze toe.
In 1904 ontdekte de Russische wetenschapper N. E. Zhukovsky ontwikkelde een stelling over de hefkracht die inwerkt op een lichaam in een planparallelle stroom van gas of vloeistof. Volgens deze stelling wordt een lichaam (vleugel) dat zich in een bewegend vloeibaar of gasvormig medium bevindt, onderworpen aan een hefkracht, waarvan de waarde afhangt van de parameters van het medium en het lichaam. Het belangrijkste resultaat van het werk van Zhukovsky was de formule voor de liftcoëfficiënt.
Stap 2
Hefkracht:
Het vleugelprofiel van het vliegtuig is asymmetrisch, het bovenste deel is meer convex dan het onderste. Wanneer het vliegtuig beweegt, is de snelheid van de luchtstroom die van de bovenkant van de vleugel passeert hoger dan de snelheid van de stroom die van de bodem komt. Hierdoor wordt (volgens de stelling van Bernoulli) de luchtdruk onder de vleugel van het vliegtuig hoger dan de druk boven de vleugel. Door het verschil in deze drukken ontstaat er een hefkracht (Y) die de vleugel omhoog duwt. De waarde ervan is:
Y = Cy * p * V² * S / 2, waarbij:
- Cy - liftcoëfficiënt;
- p is de dichtheid van het medium (lucht) in kg/m³;
- S - oppervlakte in m²;
- V is de stroomsnelheid in m / s.
Stap 3
Onder invloed van verschillende krachten
Verschillende krachten werken in op een vliegtuig dat in het luchtruim beweegt:
- de stuwkracht van de motor (propeller of jet) die het vliegtuig naar voren duwt;
- frontale weerstand naar achteren gericht;
- de zwaartekracht van de aarde (gewicht van het vliegtuig), naar beneden gericht;
- lift door het vliegtuig omhoog te duwen.
De waarde van lift en weerstand hangt af van de vorm van de vleugel, de invalshoek (de hoek waaronder de stroom de vleugel raakt) en de dichtheid van de luchtstroom. Dit laatste hangt op zijn beurt af van de snelheid van het vliegtuig en van de atmosferische luchtdruk.
Stap 4
Naarmate het vliegtuig versnelt en de snelheid toeneemt, neemt de lift toe. Zodra het het gewicht van het vliegtuig overschrijdt, stijgt het op. Wanneer het vliegtuig met een constante snelheid horizontaal beweegt, zijn alle krachten in evenwicht, hun resulterende (totale kracht) is nul.
De vorm van de vleugel is zo gekozen dat de weerstand zo laag mogelijk is en de lift zo hoog mogelijk. De lift kan worden vergroot door de rijsnelheid en het vleugeloppervlak te vergroten. Hoe hoger de bewegingssnelheid, hoe kleiner het vleugeloppervlak kan zijn en omgekeerd.
