Airfoil Lift: Prinsipyo ni Bernoulli sa Ibabaw ng Pakpak
1 · Humula
Mas mabilis dumadaan ang hangin sa kurbadang ibabaw ng airfoil kaysa sa ilalim nito. Ayon sa prinsipyo ni Bernoulli, aling surface ang may mas mababang pressure — at ano ang ibig sabihin nito sa pakpak?
- Mas mababang pressure ang ibabaw, na lumilikha ng net na paitaas na puwersa (lift).
- Mas mababang pressure ang ilalim, na itinutulak pababa ang pakpak.
- Magkapareho ang pressure ng dalawang surface, kaya walang net na puwersa.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang fluid-wing preset at pindutin ang I-reset. Dumadaloy ang hangin sa cross-section ng airfoil; mas makitid ang daan sa ibabaw kaysa ilalim, kaya bumibilis ang hangin sa itaas.
- I-enable ang top-surface-speed at pressure-difference readout.
- Itakda ang area ng ilalim at ibabaw na cross-section at inlet air speed sa bawat trial, at itala ang top speed at pressure-difference reading.
3 · Mangulekta ng Data
| Area ng ilalim na daan A₁ (m²) | Area ng ibabaw na daan A₂ (m²) | Inlet air speed v₁ (m/s) | Top-surface speed v₂ (m/s) | Pressure difference ΔP (itaas − ilalim) (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| 6.00e-4 | 3.00e-4 | 22.00 | ||
| 6.00e-4 | 3.00e-4 | 30.00 | ||
| 6.00e-4 | 4.00e-4 | 25.00 |
I-plot ang pressure difference ΔP (y-axis) laban sa top-surface speed v₂ (x-axis) para sa tatlong trial mo.
4 · Mag-analisa
- Para sa isang trial, kalkulahin ang v₂ = A₁v₁/A₂ mula sa continuity, tapos ang ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) gamit ang air density na 1.225 kg/m³. Ihambing ang dalawa sa mga reading — negatibo ang ΔP dahil mas mababang pressure ang mas mabilis na hangin sa itaas, at iyon ang bumubuhat sa pakpak.
- Mas maliit nang husto ang pressure difference dito sa Pa kaysa sa fluid-venturi experiment para sa magkatulad na bilis. Ipaliwanag kung bakit, gamit ang density value sa equation ni Bernoulli.
5 · Palawakin
- Ipinaliwanag ng model na ito (continuity + Bernoulli) ang bahagi ng paggawa ng lift ng mga pakpak, pero malaki ring nakadepende ang tunay na aerodynamic lift sa angle of attack ng pakpak, at hindi nito kailangan na sabay dumating ang mga elemento ng hangin sa taas at ilalim ng pakpak sa trailing edge. Bakit maaaring mapakulong mali ang simpleng 'equal transit time' na kuwento tungkol sa lift?
- Bumababa ang density ng hangin sa mataas na altitude. Gamitin ang ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²) para ipaliwanag kung bakit kailangang mas mabilis maglipat ang pakpak sa manipis na high-altitude na hangin para makabuo ng parehong lift sa sea level.
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Continuity Equation
Para sa hindi maipipihit na fluid, ang flow rate (area × bilis) ay naconserba sa streamline: A₁v₁ = A₂v₂. Ang mas makitid na daan sa ibabaw ng airfoil ay pumipilit sa hangin doon na gumalaw nang mas mabilis.
Equation ni Bernoulli (hangin)
Sa pahalang na streamline, constant ang P + ½ρv². Ang mas mabilis na hangin sa ibabaw ng pakpak ay may mas mababang pressure doon kaysa mas mabagal na hangin sa ilalim — ang pressure difference na nag-aambag sa lift.