სინამდვილეში, ეს სასწაულს ჰგავს. ფრთიანი მანქანა, რომელიც ათობით და კიდევ ასობით ტონას იწონის, სიმძიმის დაძლევა, ადვილად იწევს და ცაში ჩიტივით იწევს. რა ძალა აქვს მას ჰაერში?
ინსტრუქციები
Ნაბიჯი 1
ცოტა ისტორია
1738 წელს შვეიცარიელმა მეცნიერმა დანიელ ბერნულმა შეიმუშავა კანონი, რომელსაც მისი სახელი უწოდა. ამ კანონის თანახმად, სითხის ან გაზის ნაკადის სიჩქარის ზრდასთან ერთად, მათში იკლებს სტატიკური წნევა და პირიქით, სიჩქარის შემცირებით, ის იზრდება.
1904 წელს რუსი მეცნიერი ნ. ჟუკოვსკიმ შეიმუშავა თეორემა ამწევი ძალის შესახებ, რომელიც სხეულზე მოქმედებს გაზის ან სითხის სიბრტყეზე პარალელურად. ამ თეორემის თანახმად, მოძრავ თხევად ან გაზურ გარემოში განლაგებული სხეული (ფრთა) ექვემდებარება ამწევ ძალას, რომლის მნიშვნელობა დამოკიდებულია საშუალო და სხეულის პარამეტრებზე. ჟუკოვსკის მუშაობის მთავარი შედეგი იყო მოხსნის კოეფიციენტის ფორმულა.
ნაბიჯი 2
ამწევი ძალა
თვითმფრინავის ფრთა პროფილი ასიმეტრიულია, მისი ზედა ნაწილი უფრო ამოზნექილია, ვიდრე ქვედა. თვითმფრინავის გადაადგილებისას, ფრთის ზემოდან გადის ჰაერის ნაკადის სიჩქარე უფრო მაღალია, ვიდრე ქვედა მხრიდან გადინების სიჩქარე. ამის შედეგად (ბერნულის თეორემის თანახმად) საჰაერო ხომალდის ფრთის ქვეშ ჰაერის წნევა უფრო მაღალი ხდება, ვიდრე ფრთაზე ზეწოლა. ამ წნევათა სხვაობის გამო წარმოიქმნება ამწევი ძალა (Y), რომელიც ფრთას უბიძგებს ზემოთ. მისი ღირებულებაა:
Y = Cy * p * V² * S / 2, სადაც:
- Cy - ლიფტის კოეფიციენტი;
- p არის საშუალო სიმკვრივე (ჰაერი) კგ / მ³-ში;
- S - ფართობი მ 2-ში;
- V არის ნაკადის სიჩქარე მ / წმ-ში.
ნაბიჯი 3
სხვადასხვა ძალების გავლენით
საჰაერო სივრცეში მოძრავ თვითმფრინავზე რამდენიმე ძალა მოქმედებს:
- ძრავის (პროპელერის ან რეაქტიული) წნევის ძალა, რომელიც თვითმფრინავს წინ უბიძგებს;
- შუბლის წინააღმდეგობა მიმართული უკან;
- დედამიწის სიმძიმის ძალა (თვითმფრინავის წონა), მიმართული ქვემოთ;
- ლიფტით თვითმფრინავის აწევა.
აწევისა და ჩათრევის ღირებულება დამოკიდებულია ფრთის ფორმაზე, შეტევის კუთხეზე (კუთხე, რომლის დროსაც ნაკადი ხვდება ფრთას) და ჰაერის ნაკადის სიმკვრივეზე. ეს უკანასკნელი, თავის მხრივ, დამოკიდებულია თვითმფრინავის სიჩქარეზე და ატმოსფერულ ჰაერის წნევაზე.
ნაბიჯი 4
თვითმფრინავის აჩქარებასთან და სიჩქარესთან ერთად იზრდება ლიფტიც. როგორც კი იგი თვითმფრინავის წონას გადააჭარბებს, ის მაღლა იწევს. როდესაც თვითმფრინავი ჰორიზონტალურად მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით, ყველა ძალა გაწონასწორებულია, მათი შედეგი (მთლიანი ძალა) ნულის ტოლია.
ფრთის ფორმა შეირჩევა ისე, რომ გადაადგილება მაქსიმალურად დაბალია და მაქსიმალურად მაღალია აწევა. ლიფტის გაზრდა შესაძლებელია მგზავრობის სიჩქარისა და ფრთის არეალის გაზრდით. რაც უფრო მაღალია მოძრაობის სიჩქარე, მით უფრო მცირეა ფრთის ფართობი და პირიქით.
