Fluidid
Lennukitiib
Just see etteantud vooluväli, mitte tiiva kõverus ega võrdne läbimise aeg, tagab kiirema ülemise voolu ja selle rõhuerinevuse.
Lennukitiib — interaktiivne Fluidid simulatsioon. Just see etteantud vooluväli, mitte tiiva kõverus ega võrdne läbimise aeg, tagab kiirema ülemise voolu ja selle rõhuerinevuse. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Tõste voolamisest
See idealiseeritud voolumudel seob tiiva kahel poolel rõhu erinevuse ülespoole tõstejõuga.
Etteantud vooluväljas on tiiva kohal kiirem õhk ja seal madalam rõhk. See illustreerib rõhueraldisega panust tõstesse; see ei eelda, et õhupaketid peavad koos kohale jõudma.
- P + ½ρv² = konstant
- Tõste ∝ ΔP · pindala
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Õhk voolab kiiremini üle tiivaprofiili kõvera pealmise pinna kui selle all. Bernoulli seaduse järgi, millisel pinnal on madalam rõhk — ja mida see tiiva jaoks tähendab?
Kaalutavad ennustused
- Pealmisel pinnal on madalam rõhk, tekitades ülespoole suunatud resultantjõu (tõstejõu).
- Alumisel pinnal on madalam rõhk, lükates tiiva alla.
- Mõlemal pinnal on võrdne rõhk, seega resultantjõudu pole.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Alumise tee pindala A₁ (m²)
- Pealmise tee pindala A₂ (m²)
- Sissevoolu õhukiirus v₁ (m/s)
Mida sa mõõdad:
- Pealmise pinna kiirus v₂ (m/s)
- Rõhu erinevus ΔP (pealmine − alumine) (Pa)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava tiiva eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Õhk voolab üle tiivaprofiili ristlõike; pealmise pinna voolutee on kitsam kui alumine, seega õhk kiireneb üleval.
- Lülita sisse pealmise pinna kiiruse ja rõhu erinevuse näidud.
- Sea iga katse jaoks alumise ja pealmise ristlõike pindala ning sissevoolu õhukiirus ning kirjuta üles pealmise kiiruse ja rõhu erinevuse näidud.
Juhtiv võrrand
Pidevuse võrrand — A₁·v₁ = A₂·v₂
Kokkusurumatu vedeliku jaoks on vooluhulk (pindala × kiirus) piki voolujoont jääv: A₁v₁ = A₂v₂. Kitsam tee üle tiivaprofiili pealmise pinna sunnib õhku seal kiiremini liikuma.
Bernoulli võrrand (õhk) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Piki rõhtsat voolujoont jääb P + ½ρv² konstantseks. Tiiva peal kiiremini liikval õhul on seal madalam rõhk kui aeglasemal õhul all — rõhu erinevus, mis annab panuse tõstejõusse.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses pidevusest v₂ = A₁v₁/A₂, seejärel ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²), kasutades õhu tihedust 1,225 kg/m³. Võrdle mõlemat näitudega — ΔP on negatiivne, sest kiirem õhk peal istub madalama rõhu all, ja just see tõstab tiiba.
- Rõhu erinevus on siin paskalites palju väiksem kui Venturi eksperimendis sarnaste kiiruste juures. Selgita miks, kasutades Bernoulli võrrandi tiheduse väärtust.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- See mudel (pidevus + Bernoulli) seletab osa sellest, kuidas tiivad tõstejõudu tekitavad, aga päris aerodünaamiline tõstejõud sõltub tugevalt ka tiiva rünnakunurkest ega nõua, et õhupakud tiiva peal ja all jõuaksid järelserva üheaegselt. Miks võib lihtne „võrdse läbimise aja“ lugu tõstejõust olla eksitav?
- Õhu tihedus kahaneb kõrgel. Kasuta ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²), et selgitada, miks tiival on vaja õhukeses kõrgmäestiku õhus kiiremini liikuda, et tekitada sama tõstejõud, mis mere tasemel.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Tere tulemast tiiva juurde
- Vajuta Esita
- Rõhu erinevus
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.