Uzgon aeroprofila: Bernoullijevo načelo nad krilom

1 · Predviđanje

Zrak struji brže preko zakrivljenog vrha aeroprofila nego ispod njega. Prema Bernoullijevu načelu, koja površina ima niži tlak — i što to znači za krilo?

• 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.

2 · Postava

1. 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.
2. Omogući očitanja brzine gornje površine i razlike tlakova.
3. Postavi donje i gornje površine poprečnog presjeka i ulaznu brzinu zraka za svaki pokušaj i zabilježi očitanja gornje brzine i razlike tlakova.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj razliku tlakova ΔP (y-os) naspram brzine gornje površine v₂ (x-os) za svoja tri pokušaja.

4 · Analiza

1. 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.
2. Razlika tlakova ovdje mnogo je manja u Pa nego u pokusu fluid-venturi za slične brzine. Objasni zašto, koristeći vrijednost gustoće u Bernoullijevoj jednadžbi.

5 · Proširenje

1. 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?
2. 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.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis