Trên thực tế, nó giống như một phép màu. Một cỗ máy có cánh nặng hàng chục, thậm chí hàng trăm tấn, vượt qua được trọng lực, dễ dàng bay vút lên trời cao như một chú chim. Đâu là sức mạnh giúp cô ấy giữ vững phong độ?
Hướng dẫn
Bước 1
Một chút về lịch sử
Năm 1738, nhà khoa học người Thụy Sĩ Daniel Bernoulli đã phát triển một định luật mang tên ông. Theo định luật này, khi tốc độ dòng chảy của chất lỏng hoặc chất khí tăng lên thì áp suất tĩnh trong chúng giảm và ngược lại, khi tốc độ giảm, nó sẽ tăng lên.
Năm 1904, nhà khoa học Nga N. E. Zhukovsky đã phát triển một định lý về lực nâng tác dụng lên một vật thể trong một dòng khí hoặc chất lỏng song song mặt phẳng. Theo định lý này, một vật (cánh) nằm trong môi trường chất lỏng hoặc khí chuyển động thì chịu một lực nâng, giá trị của lực này phụ thuộc vào các thông số của môi trường và cơ thể. Kết quả chính của công việc của Zhukovsky là công thức cho hệ số nâng.
Bước 2
Lực nâng
Hình dạng cánh máy bay không đối xứng, phần trên lồi hơn phần dưới. Khi máy bay chuyển động, tốc độ của dòng không khí đi từ phía trên cánh lớn hơn tốc độ của dòng đi từ phía dưới. Kết quả của điều này (theo định lý Bernoulli) áp suất không khí dưới cánh của máy bay trở nên cao hơn áp suất trên cánh. Do sự khác biệt về các áp suất này, một lực nâng (Y) sinh ra, đẩy cánh hướng lên trên. Giá trị của nó là:
Y = Cy * p * V² * S / 2, trong đó:
- Cy - hệ số nâng;
- p là khối lượng riêng của môi trường (không khí) tính bằng kg / m³;
- S - diện tích tính bằng m²;
- V là vận tốc dòng chảy tính bằng m / s.
Bước 3
Dưới tác dụng của các lực khác nhau
Một số lực lượng hành động trên một máy bay đang di chuyển trong không phận:
- lực đẩy của động cơ (cánh quạt hoặc phản lực) đẩy máy bay về phía trước;
- lực cản trực diện hướng về phía sau;
- Lực hấp dẫn của Trái đất (trọng lượng của máy bay), hướng xuống dưới;
- nâng đẩy máy bay lên.
Giá trị của lực nâng và lực cản phụ thuộc vào hình dạng của cánh, góc tấn (góc mà dòng chảy gặp cánh) và mật độ của dòng không khí. Đến lượt nó, phụ thuộc vào tốc độ của máy bay và áp suất không khí trong khí quyển.
Bước 4
Khi máy bay tăng tốc và tốc độ của nó tăng lên, lực nâng tăng lên. Ngay sau khi vượt quá trọng lượng của máy bay, nó sẽ cất cánh hướng lên. Khi máy bay chuyển động theo phương ngang với tốc độ không đổi, tất cả các lực đều cân bằng, kết quả của chúng (tổng lực) bằng không.
Hình dạng của cánh được chọn sao cho lực cản càng thấp và lực nâng càng cao càng tốt. Có thể tăng lực nâng bằng cách tăng tốc độ di chuyển và diện tích cánh. Tốc độ di chuyển càng cao thì diện tích cánh có thể càng nhỏ và ngược lại.
