Tekutiny
Křídlo letadla
Toto předepsané pole proudění, ne zakřivení křídla ani stejná doba přeletu, poskytuje rychlejší horní proudění a jeho rozdíl tlaků.
Křídlo letadla — interaktivní simulace Tekutiny. Toto předepsané pole proudění, ne zakřivení křídla ani stejná doba přeletu, poskytuje rychlejší horní proudění a jeho rozdíl tlaků. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Vztlak z proudění
Tento idealizovaný model proudění spojuje rozdíl tlaků přes křídlo se vztlakem nahoru.
Předepsané pole proudění má rychlejší vzduch nad křídlem a tam nižší tlak. Ilustruje příspěvek rozdílu tlaků ke vztlaku; nepředpokládá, že částice vzduchu musí dorazit současně.
- P + ½ρv² = konstanta
- Vztlak ∝ ΔP · plocha
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Vzduch teče nad zakřiveným vrchem křídla rychleji než pod ním. Podle Bernoulliho principu — který povrch má nižší tlak a co to znamená pro křídlo?
Predikce k zvážení
- Horní povrch má nižší tlak a vytváří výslednou sílu vzhůru (vztlak).
- Spodní povrch má nižší tlak a tlačí křídlo dolů.
- Oba povrchy mají stejný tlak, takže není žádná výsledná síla.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Plocha spodní cesty A₁ (m²)
- Plocha horní cesty A₂ (m²)
- Vstupní rychlost vzduchu v₁ (m/s)
Co měříš:
- Rychlost po horní ploše v₂ (m/s)
- Rozdíl tlaků ΔP (horní − spodní) (kPa)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu fluid-wing a stiskni Resetovat. Vzduch teče přes profil křídla; cesta po horním povrchu je užší než spodní, takže vzduch nahoře zrychluje.
- Zapni odečty rychlosti na horním povrchu a rozdílu tlaků.
- Nastav spodní a horní průřezovou plochu a vstupní rychlost vzduchu pro každý pokus a zapiš odečty horní rychlosti a rozdílu tlaků.
Řídící rovnice
Rovnice kontinuity — A₁·v₁ = A₂·v₂
Pro nestlačitelnou tekutinu se průtok (plocha × rychlost) podél proudnice zachovává: A₁v₁ = A₂v₂. Užší cesta po vrchu křídla nutí vzduch tam hýbat se rychleji.
Bernoulliho rovnice (vzduch) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Podél vodorovné proudnice zůstává P + ½ρv² konstantní. Vzduch pohybující se rychleji po vrchu křídla má tam nižší tlak než pomalejší vzduch pod ním — rozdíl tlaků přispívající ke vztlaku.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti v₂ = A₁v₁/A₂ z kontinuity, pak ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) s hustotou vzduchu 1.225 kg/m³. Porovnej obě s odečty — ΔP je záporné, protože rychlejší vzduch nahoře má nižší tlak, a právě to zvedá křídlo.
- Rozdíl tlaků je tu v Pa mnohem menší než v experimentu fluid-venturi při podobných rychlostech. Vysvětli proč, pomocí hodnoty hustoty v Bernoulliho rovnici.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Tento model (kontinuita + Bernoulli) vysvětluje část toho, jak křídla vytvářejí vztlak, ale skutečný aerodynamický vztlak také silně závisí na úhlu náběhu a nevyžaduje, aby částice vzduchu nad a pod křídlem dorazily k ostré hraně současně. Proč může být jednoduchý příběh „stejná doba přeletu“ o vztlaku zavádějící?
- Hustota vzduchu ve velké výšce klesá. Použij ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²) a vysvětli, proč se křídlo musí v řídkém vysokohorském vzduchu hýbat rychleji, aby vytvořilo stejný vztlak jako na hladině moře.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Vítej v Křídle
- Stiskni Spustit
- Tlakový rozdíl
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →