رفع الجناح: مبدأ برنولي فوق جناح

1 · توقّع

يتدفق الهواء أسرع فوق السطح العلوي المنحني لجناح مما تحته. بمبدأ برنولي، أي السطحين ضغطه أدنى — وبماذا يعني ذلك للجناح؟

• السطح العلوي ضغطه أدنى، فينشأ صافي قوة إلى الأعلى (رفع).
• السطح السفلي ضغطه أدنى، فيدفع الجناح إلى الأسفل.
• السطحان بالضغط نفسه، فلا محصلة قوة.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة الجناح واضغط إعادة. هواء يتدفق فوق مقطع جناح؛ مسار السطح العلوي أضيق من السفلي، فيتسارع الهواء فوقه.
2. فعّل قراءتي سرعة السطح العلوي وفرق الضغط.
3. اضبط المقطعين العرضيين السفلي والعلوي وسرعة هواء المدخل لكل تجربة، وسجل قراءتي السرعة العلوية وفرق الضغط.

3 · اجمع البيانات

ارسم فرق الضغط ΔP (المحور y) مقابل سرعة السطح العلوي v₂ (المحور x) لتجاربك الثلاث.

4 · حلّل

1. لمحاولة واحدة، احسب v₂ = A₁v₁/A₂ من الاستمرارية، ثم ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) بكثافة هواء 1.225 kg/m³. قارن كليهما بالقراءتين — ΔP سالبة لأن الهواء الأسرع فوق السطح العلوي عند ضغط أدنى، وهو ما يرفع الجناح.
2. فرق الضغط هنا أصغر بكثير بالباسكال منه في تجربة فنتوري عند سرعات مماثلة. اشرح لماذا، مستخدمًا قيمة الكثافة في معادلة برنولي.

5 · وسّع

1. يفسر هذا النموذج (الاتصالية + برنولي) جزءًا من كيفية توليد الأجنحة الرفع، لكن الرفع الأيروديناميكي الحقيقي يعتمد كثيرًا أيضًا على زاوية الهجوم، ولا يشترط وصول طرَفات الهواء فوق الجناح وتحته إلى الحافة الخلفية معًا. لماذا قد تكون قصة «زمن العبور المتساوي» عن الرفع مضللة؟
2. تنخفض كثافة الهواء على الارتفاعات العالية. باستخدام ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²)، اشرح لماذا يحتاج الجناح إلى التحرك أسرع في الهواء الرقيق عالي الارتفاع ليولّد الرفع نفسه الذي يولده عند مستوى البحر.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة