Patiesībā tas izskatās kā brīnums. Spārnotā mašīna, kas sver desmitiem un pat simtus tonnu, pārvarot gravitāciju, viegli paceļas augšup un planē debesīs kā putns. Kas ir spēks, kas viņu notur gaisā?
Instrukcijas
1. solis
Mazliet vēstures
1738. gadā Šveices zinātnieks Daniels Bernulli izstrādāja viņa vārdā nosauktu likumu. Saskaņā ar šo likumu, palielinoties šķidruma vai gāzes plūsmas ātrumam, statiskais spiediens tajos samazinās un otrādi, samazinoties ātrumam, tas palielinās.
1904. gadā krievu zinātnieks N. E. Žukovskis izstrādāja teorēmu par celšanas spēku, kas iedarbojas uz ķermeni plakanā paralēlā gāzes vai šķidruma plūsmā. Saskaņā ar šo teorēmu ķermenis (spārns), kas atrodas kustīgā šķidrumā vai gāzveida vidē, tiek pakļauts celšanas spēkam, kura vērtība ir atkarīga no barotnes un ķermeņa parametriem. Žukovska darba galvenais rezultāts bija pacelšanas koeficienta formula.
2. solis
Celšanas spēks
Lidmašīnas spārna profils ir asimetrisks, tā augšdaļa ir vairāk izliekta nekā apakšējā. Kad lidmašīna pārvietojas, gaisa plūsmas ātrums, kas iet no spārna augšdaļas, ir lielāks nekā plūsmas ātrums, kas iet no apakšas. Tā rezultātā (saskaņā ar Bernulli teorēmu) gaisa spiediens zem lidmašīnas spārna kļūst lielāks nekā spiediens virs spārna. Sakarā ar šo spiedienu atšķirību rodas celšanas spēks (Y), spiežot spārnu uz augšu. Tās vērtība ir:
Y = Cy * p * V² * S / 2, kur:
- Cy - pacelšanas koeficients;
- p ir barotnes (gaisa) blīvums kg / m³;
- S - platība m²;
- V ir plūsmas ātrums m / s.
3. solis
Dažādu spēku ietekmē
Gaisa telpā pārvietojamiem gaisa kuģiem darbojas vairāki spēki:
- dzinēja (dzenskrūves vai strūklas) vilces spēks, virzot gaisa kuģi uz priekšu;
- frontālā pretestība vērsta uz aizmuguri;
- Zemes gravitācijas spēks (lidmašīnas svars), kas vērsts uz leju;
- paceliet, virzot lidmašīnu uz augšu.
Pacelšanas un vilkšanas vērtība ir atkarīga no spārna formas, uzbrukuma leņķa (leņķis, kurā plūsma saskaras ar spārnu) un gaisa plūsmas blīvumu. Savukārt pēdējais ir atkarīgs no lidmašīnas ātruma un no atmosfēras gaisa spiediena.
4. solis
Lidaparātam paātrinoties un palielinoties ātrumam, lifts palielinās. Tiklīdz tā pārsniedz lidmašīnas svaru, tā paceļas uz augšu. Kad gaisa kuģis pārvietojas horizontāli ar nemainīgu ātrumu, visi spēki ir līdzsvaroti, to rezultāts (kopējais spēks) ir nulle.
Spārna forma ir izvēlēta tā, lai pretestība būtu pēc iespējas zemāka un pacēlājs pēc iespējas augstāks. Pacēlāju var palielināt, palielinot kustības ātrumu un spārnu platību. Jo lielāks ir kustības ātrums, jo mazāks var būt spārnu laukums un otrādi.
