Vlastne to vyzerá ako zázrak. Okrídlený stroj vážiaci desiatky až stovky ton, prekonávajúci gravitáciu, ľahko stúpa a vznáša sa na oblohe ako vták. Aká je sila, ktorá ju drží vo vzduchu?
Inštrukcie
Krok 1
Trochu histórie
V roku 1738 vyvinul švajčiarsky vedec Daniel Bernoulli zákon pomenovaný po ňom. Podľa tohto zákona s nárastom prietoku kvapaliny alebo plynu klesá v nich statický tlak a naopak s poklesom rýchlosti stúpa.
V roku 1904 ruský vedec N. E. Žukovskij vyvinul vetu o zdvíhacej sile pôsobiacej na teleso v rovnobežnom toku plynu alebo kvapaliny. Podľa tejto vety je teleso (krídlo) umiestnené v pohybujúcom sa kvapalnom alebo plynnom prostredí vystavené zdvíhacej sile, ktorej hodnota závisí od parametrov média a telesa. Hlavným výsledkom práce Žukovského bol vzorec pre koeficient výťahu.
Krok 2
Zdvíhacia sila
Profil krídla letúna je asymetrický, jeho horná časť je vypuklejšia ako dolná. Pri pohybe lietadla je rýchlosť prúdenia vzduchu prechádzajúceho z hornej časti krídla vyššia ako rýchlosť prúdenia prúdiaceho z dolnej časti krídla. V dôsledku toho (podľa Bernoulliho vety) tlak vzduchu pod krídlom lietadla stúpne nad tlak nad krídlom. Z dôvodu rozdielu v týchto tlakoch vzniká zdvíhacia sila (Y), ktorá tlačí krídlo nahor. Jeho hodnota je:
Y = Cy * p * V² * S / 2, kde:
- Cy - koeficient vztlaku;
- p je hustota média (vzduchu) v kg / m3;
- S - plocha v m²;
- V je rýchlosť prúdenia v m / s.
Krok 3
Pod vplyvom rôznych síl
Na lietadlo pohybujúce sa vo vzdušnom priestore pôsobí niekoľko síl:
- prítlačná sila motora (vrtule alebo trysky), ktorý tlačí lietadlo dopredu;
- čelný odpor smerujúci dozadu;
- gravitačná sila Zeme (hmotnosť lietadla) smerujúca nadol;
- výťah tlačiaci lietadlo hore.
Hodnota zdvihu a odporu závisí od tvaru krídla, uhla nábehu (uhol, pri ktorom sa prúd stretáva s krídlom) a hustoty prúdenia vzduchu. Posledné menované zase závisí od rýchlosti lietadla a od atmosférického tlaku vzduchu.
Krok 4
Keď lietadlo zrýchľuje a zvyšuje sa jeho rýchlosť, zvyšuje sa vztlak. Len čo prekročí váhu lietadla, rozbehne sa nahor. Keď sa lietadlo pohybuje vodorovne konštantnou rýchlosťou, všetky sily sú vyvážené, ich výsledná (celková sila) je nulová.
Tvar krídla je zvolený tak, aby bol odpor čo najmenší a zdvih bol čo najväčší. Zdvih sa dá zvýšiť zvýšením rýchlosti jazdy a plochy krídla. Čím vyššia je rýchlosť pohybu, tým menšia môže byť plocha krídla a naopak.
