Fluidi
Krilo zrakoplola
Ovo zadano polje strujanja, a ne zakrivljenost krila ili jednako vrijeme prolaska, daje brže strujanje odozgo i njegovu razliku tlakova.
Krilo zrakoplola — interaktivna simulacija: Fluidi. Ovo zadano polje strujanja, a ne zakrivljenost krila ili jednako vrijeme prolaska, daje brže strujanje odozgo i njegovu razliku tlakova. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Uzgon iz strujanja
Ovaj idealizirani model strujanja povezuje razliku tlakova preko aeroprofila s uzlaznim uzgonom.
Zadano polje strujanja ima brži zrak iznad krila i tamo niži tlak. Ilustrira doprinos razlike tlakova uzgonu; ne pretpostavlja da čestice zraka moraju stići zajedno.
- P + ½ρv² = konstanta
- Uzgon ∝ ΔP · površina
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Zrak struji brže preko zakrivljenog vrha aeroprofila nego ispod njega. Prema Bernoullijevu načelu, koja površina ima niži tlak — i što to znači za krilo?
Predviđanja za odvagnuti
- Gornja površina ima niži tlak, stvarajući rezultantnu uzlaznu silu (uzgon).
- Donja površina ima niži tlak, gurajući krilo dolje.
- Obje površine imaju jednaki tlak, pa nema rezultantne sile.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Površina donjeg puta A₁ (m²)
- Površina gornjeg puta A₂ (m²)
- Ulazna brzina zraka v₁ (m/s)
Što mjeriš:
- Brzina gornje površine v₂ (m/s)
- Razlika tlakova ΔP (gore − dolje) (kPa)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav fluid-wing i pritisni Resetiraj. Zrak struji preko poprečnog presjeka aeroprofila; put gornje površine uži je od donje, pa zrak ubrzava preko vrha.
- Omogući očitanja brzine gornje površine i razlike tlakova.
- Postavi donje i gornje površine poprečnog presjeka i ulaznu brzinu zraka za svaki pokušaj i zabilježi očitanja gornje brzine i razlike tlakova.
Odgovarajuća jednadžba
Jednadžba kontinuiteta — A₁·v₁ = A₂·v₂
Za nestlačiv fluid, protok (površina × brzina) očuvan je duž strujnice: A₁v₁ = A₂v₂. Uži put preko vrha aeroprofila prisiljava zrak tamo da se giba brže.
Bernoullijeva jednadžba (zrak) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Duž horizontalne strujnice, P + ½ρv² ostaje stalan. Zrak koji se giba brže preko vrha krila ima tamo niži tlak od sporijeg zraka ispod — razlika tlakova koja doprinosi uzgonu.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj v₂ = A₁v₁/A₂ iz kontinuiteta, zatim ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) koristeći gustoću zraka 1.225 kg/m³. Usporedi oba s očitanjima — ΔP je negativan jer brži zrak preko vrha stoji na nižem tlaku, i to diže krilo.
- Razlika tlakova ovdje mnogo je manja u Pa nego u pokusu fluid-venturi za slične brzine. Objasni zašto, koristeći vrijednost gustoće u Bernoullijevoj jednadžbi.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Ovaj model (kontinuitet + Bernoulli) objašnjava dio načina na koji krila stvaraju uzgon, ali stvarni aerodinamički uzgon također jako ovisi o napadnom kutu krila i ne zahtijeva da čestice zraka iznad i ispod krila stignu na izlazni rub zajedno. Zašto bi jednostavna priča o „jednakom vremenu prolaska“ o uzgonu bila zavodljiva?
- Gustoća zraka pada na velikoj visini. Koristeći ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²), objasni zašto krilo mora letjeti brže kroz rijedak visinski zrak za isti uzgon koji bi imalo na razini mora.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Dobro došli u krilo
- Pritisni Pokreni
- Razlika tlakova
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →