En realitat, sembla un miracle. Una màquina amb ales que pesa desenes i fins i tot centenars de tones, superant la gravetat, s’eleva fàcilment i es dispara al cel com un ocell. Quina és la força que la manté en l’aire?
Instruccions
Pas 1
Una mica d'història
El 1738 el científic suís Daniel Bernoulli va desenvolupar una llei que porta el seu nom. Segons aquesta llei, amb un augment del cabal d’un líquid o gas, la pressió estàtica en ells disminueix i viceversa, amb una disminució de la velocitat, augmenta.
El 1904, el científic rus N. E. Zhukovsky va desenvolupar un teorema sobre la força d'elevació que actua sobre un cos en un flux pla-paral·lel de gas o líquid. Segons aquest teorema, un cos (ala) situat en un medi líquid o gasós en moviment està sotmès a una força elevadora, el valor de la qual depèn dels paràmetres del medi i del cos. El principal resultat del treball de Zhukovsky va ser la fórmula del coeficient d'elevació.
Pas 2
Força d’elevació
El perfil de l’ala de l’avió és asimètric, la seva part superior és més convexa que la inferior. Quan l'avió es mou, la velocitat del flux d'aire que passa des de la part superior de l'ala és superior a la velocitat del flux que passa des de la part inferior. Com a resultat d'això (segons el teorema de Bernoulli) la pressió de l'aire sota l'ala de l'avió es fa més alta que la pressió per sobre de l'ala. A causa de la diferència d’aquestes pressions, sorgeix una força d’elevació (Y) que empeny l’ala cap amunt. El seu valor és:
Y = Cy * p * V² * S / 2, on:
- Cy - coeficient d 'elevació;
- p és la densitat del medi (aire) en kg / m³;
- Superfície en m²;
- V és la velocitat de flux en m / s.
Pas 3
Sota la influència de diferents forces
Diverses forces actuen sobre un avió que es mou en l'espai aeri:
- la força d'empenta del motor (hèlix o raig) que empeny l'avió cap endavant;
- resistència frontal dirigida cap enrere;
- la força de gravetat de la Terra (pes de l'avió), dirigida cap avall;
- aixecar empenyent l'avió cap amunt.
El valor de l’elevació i arrossegament depèn de la forma de l’ala, l’angle d’atac (l’angle en què el flux es troba amb l’ala) i la densitat del flux d’aire. Aquesta última, al seu torn, depèn de la velocitat de l'avió i de la pressió atmosfèrica.
Pas 4
A mesura que l’avió accelera i augmenta la seva velocitat, augmenta l’elevació. Tan bon punt supera el pes de l’avió, s’enlaira cap amunt. Quan l'avió es mou horitzontalment a una velocitat constant, totes les forces estan equilibrades, la seva força resultant (força total) és nul·la.
La forma de l’ala es tria de manera que l’arrossegament sigui el més baix possible i l’elevació el més alta possible. L'elevació es pot augmentar augmentant la velocitat de desplaçament i l'àrea de les ales. Com més gran sigui la velocitat de moviment, més petita pot ser la zona de les ales i viceversa.
