Откуда берется подъемная сила крыла?

Ср, 08/07/2013 - 22:18

Рис.6. Силы, действующие на листы бумаги. R — сила отклоняющая левый лист,
К — равная и противоположно направленная сила, отклоняющая правый лист

Рис. 7. Один лист реагирует на поток точно так же, как и два листа

Рис. 8. Сила -R действует на воздух, находящийся справа от потока

Рис. 9. Лист, прислоненный к некоторой поверхности, отклоняться не будет

Рис. 10. Лист бумаги сдвинуть вверх вдоль плоскости

Левый лист остался, он отклоняется, следовательно, сила R существует, а где же реакция — сила -R? Спокойно, все на месте. Ведь уравнение Бернулли работает, снижение давления возле листа возникает, лист притягивается, но что притягивается с другой стороны? Да просто теперь вместо правого листа притягивается воздух, а его «притягивания» мы просто не видим. Реакция -R существует (рис. 8).

Ответ простой, но не очевидный. Появляющееся в струе разрежение притягивает с силой R лист бумаги, а с другой стороны силой -R — окружающий воздух. Ведь на самом-то деле лист бумаги служит лишь для того, чтобы весь процесс сделать видимым. Такой же или даже большей ясности можно было бы добиться, например, с помощью дыма или пыли.

Итак, лист отклоняется, воздух притягивается к нему, силы уравновешиваются, по горизонтали больше ничего не движется и остается только поток воздуха, направленный вниз. Но на самом деле не так, поток движется не просто вниз, а еще и отклоняется вбок, влево... Убедиться в этом можно, изменив ситуацию. Тот же лист бумаги прислоните к какой-нибудь плоскости, например, достаточно большой боковине тумбы, и снова подуйте. К вашему удивлению, лист и не подумает отклоняться (рис. 9).
Что случилось? Поток есть, разрежение как было, так и осталось, а уравнение Бернулли полностью игнорируется... Если не сильно подумать, то появляется мысль, что воздух просто не успевает зайти в тесный промежуток между стенкой и листом. Для проверки этой догадки надо обеспечить ему свободный доступ — начните просто понемногу сдвигать лист вверх вдоль тумбы (рис. 10).
Максимум, чего можно добиться — это выпучивание средней части, не экранированной стенкой (рис. 11).

Если же лист сдвигать ниже стенки, то уравнение Бернулли проявится в полном блеске, как только край листа подойдет к «свободной зоне» (рис. 12).
Эксперимент получается более чисто, если вместо сплошной стенки использовать какую-либо сетку (автор использовал кухонную подставку для горячего).

Секрет состоит в том, что в работе участвуют не один, а два процесса! Вторым является проявление закона Ньютона о связи силы (Р), массы (m) и ускорения (а): Р = m٠а .
Из него неумолимо следует, что до тех пор, пока ничего не отбрасывается (в нашем случае по горизонтали), никакой силы, способной передвинуть центр массы системы, не возникает. Масса воздуха, притянутая силой -R, направляется стенкой строго вниз, прекращая движение по горизонтали. Как только появляется малейшая возможность продолжить движение по горизонтали, поток слегка отклоняется влево, появляется сила R, отклоняющая лист вправо (рис. 13).

Об этом четко и ясно сказал в свое время Николай Егорович Жуковский:
«Двигаясь под малым углом к горизонту с большой горизонтальной скоростью, наклонная площадь сообщает громадному количеству последовательного прилегающего к ней воздуха малую скорость вниз и тем развивает большую подъемную силу вверх при незначительной затрате работы на горизонтальное перемещение». (Жуковский Н.Е., Собр. соч. т. IX, стр. 191)
Поэтому крыло не просто подсасывает воздух, но и создает скос потока! После этого так и хочется посоветовать популяризаторам читать классиков, а не просто переписывать из книжки в книжку.
А как же уравнение Бернулли? Да вместе, одновременно они работают — и уравнение Бернулли, и второй закон Ньютона!

Но все приведенное выше является лишь простейшим изложением механики обтекания и совершенно не годится для вычисления действующих сил.

Другие материалы рубрики


  • Полное отсутствие проводов у электробытовых приборов и доступ к электроэнергии в любой точке земного шара без ограничений, в требуемом количестве — имея при себе лишь передатчик размером со спичечный коробок…

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...Теории, которые пытаются объединить все четыре типа взаимодействия, называют «Универсальными теориями», «Теориями всего сущего» или «Теорией великого объединения». Если бы у нас была такая теория, то это бы означало, что человечеству удалось построить замкнутую физическую картину мира, она бы включала в себя все базовые принципы и законы мироздания, и во всей Вселенной уже не было бы того, что мы не можем понять и описать. Эта заветная цель современной физики пока еще далека от того, чтобы быть достигнутой, но уже сейчас делаются попытки построения таких теорий...

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Известно, что в состав топлива входят такие горючие элементы, как углерод, водород и сера. Поэтому на основе предположения о том, что данные компоненты в топливе имеют вид смеси, можно осуществить подсчёт теплотворной способности данного топлива, как суммы компонентов смеси.



  • Очевидные успехи в развитии науки и техники в XIX и ХХ веках вызвало в мировом общественном сознании некую эйфорию, уверенность в том, что человек стал властелином Природы, что его знания об устройстве окружающего Мира почти абсолютны, что человек может все. И действительно, изобретение в конце 18 века паровой машины существенно изменило жизнь общества, в значительной мере освободив его от утомительного физического труда, заложило основы современной промышленности и транспорта. Постулирование Исааком Ньютоном на рубеже 17 и 18 веков его трех принципов движения материальных тел и закона всемирного тяготения, создание начал дифференциального исчисления вызвало к жизни целый ряд научных открытий. Трудами нескольких поколений ученых в 18-19 столетиях была построена научная дисциплина, очертившая основы машиностроительной и технологической культуры нашей цивилизации, называемая сегодня теоретической механикой. Далее последовали фундаментальные открытия в области астрономии, физики, химии, получившие выход в различные области технических приложений — металлургию, строительство, транспорт, химическое производство, энергетику, судостроение, электротехнику, проводную и беспроводную связь, военное дело. Быстро развивались биология и медицина.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Термин «фотополимер» традиционно связывают со стоматологами, а также с чем-то инновационным и надежным. Первая волна моды на эти материалы, похоже, прошла, но вскоре, очевидно, сменится второй. Пока сдерживающим фактором выступают дороговизна или неразвитость производства компонентов. Но как не раз было в производстве пластмасс, подобные затруднения иногда решаются одним патентом в течение полугода, после чего идет рост популярности материала.

    Теоретические вопросы фотополимеризации композиций изобилуют спецтерминами. Наиболее уместно разделить их на фотосшиваемые и фотополимеризуемые материалы. Фотосшиваемые материалы уже являются полуполимерами (например, эфиры ПВС и коричной кислоты, поливинилциннаматы), для окончательного сшивания которых требуется облучение. Фотополимеризующиеся — как правило, композиции нескольких отверждаемых олигомеров и мономеров, полимеризующихся по классическому механизму при помощи фотоинициаторов или фотоинициируемых групп в своей полимерной цепи.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Научно-технический прогресс — один из главных рычагов создания материально-технической базы будущего нашей страны, который возможен только на основе своевременного внедрения достижений современной науки путем использования всего арсенала средств, способствующих его ускорению.
    Революционные изменения в технике, на основе обновленных знаний, происходят в последние десятилетия столь стремительно, что часто приходится только удивляться новинкам. Творчество вечно, но, к сожалению, технические идеи часто остаются невостребованными.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Шаровая молния — светящийся шар, который порой возникает при разряде линейной молнии, — одно из самых загадочных атмосферных явлений. Природа шаровой молнии до сих пор неизвестна, хотя первая научная публикация на эту тему — книга «Гром и молния» известного французского физика и астронома Франсуа Араго — была издана еще в 1838 году. Предлагаемая гипотеза — попытка объяснить механизм образования шаровой молнии на основе физики плазмы и газового разряда.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Как родилась и эволюционирует наша Вселенная? Почему кольца Сатурна такие тонкие, но протяженные? Почему активность Солнца изменяется периодически с периодом около 11 лет? Что вызвало гибель динозавров? Отчего нас так пугают ослепительные вспышки молний, оглушительные удары грома, неистовые землетрясения, разбушевавшиеся вулканы? Отчего во время шторма возникает «девятый вал»? Почему цунами — столь грозная стихия? Почему рельеф снежных заносов волнистый? Почему у ягуара тело пятнистое, а хвост полосатый? И что объединяет эти совершенно не связанные между собой явления? Оказывается, все они — результат нелинейности.



  • ...В некоторых же отношениях электроны ведут себя подобно волнам. Человеческое воображение бессильно представить нечто такое, что может быть одновременно и волной, и частицей, но само по себе существование дуализма волна-частица, которая называется корпускулярно-волновым дуализмом, не вызывает сомнения. Так, объект, который обычно считают волной, обретает в микромире свойство частицы, например, световая волна, ведет себя подобно потоку частиц, выбивая электроны с поверхности металла (фотоэлектронный эффект). Частицы света называются фотонам, и физики относят их наряду с электронами и кварками к фундаментальным частицам. Наглядно представить волну-частицу невозможно, не стоит и пытаться, потому что в повседневной жизни нет ничего такого, что хотя бы отдаленно напоминало подобную нелепость...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • ...Состояние в сверхпроводнике 1-го рода, когда сверхпроводящие домены соседствуют в материале с нормальными областями, называется промежуточным. Такое состояние может возникать при значениях индукции приложенного поля, лежащих в интервале (1–D)Bc < B < Bc, где размагничивающий фактор D определяется формой образца. Интервал изменения размагничивающего фактора — от нуля (для длинного цилиндра или тонкой пластины в параллельном поле) до единицы (для плоскопараллельной пластины в случае, когда поле приложено перпендикулярно ее поверхности)...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6