Bendalir
Sayap pesawat
Medan aliran yang ditetapkan ini, bukan kelengkungan sayap atau masa transit yang sama, membekalkan aliran bahagian atas yang lebih laju dan beza tekanannya.
Sayap pesawat — simulasi Bendalir interaktif. Medan aliran yang ditetapkan ini, bukan kelengkungan sayap atau masa transit yang sama, membekalkan aliran bahagian atas yang lebih laju dan beza tekanannya. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Angkat daripada aliran
Model aliran terideal ini menghubungkan beza tekanan merentasi aerofoil dengan angkat ke atas.
Medan aliran yang ditetapkan mempunyai udara lebih pantas di atas sayap dan tekanan lebih rendah di situ. Ia menggambarkan sumbangan beza-tekanan kepada angkat; ia tidak menganggap bungkusan udara mesti tiba bersama.
- P + ½ρv² = malar
- Angkat ∝ ΔP · luas
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Udara mengalir lebih pantas di atas bahagian melengkung aerofoil berbanding di bawahnya. Menurut prinsip Bernoulli, permukaan mana yang lebih rendah tekanannya -- dan apa yang itu bermakna bagi sayap?
Ramalan untuk ditimbang
- Permukaan atas lebih rendah tekanannya, mencipta daya bersih ke atas (angkat).
- Permukaan bawah lebih rendah tekanannya, menolak sayap ke bawah.
- Kedua-dua permukaan sama tekanannya, jadi tiada daya bersih.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Luas laluan bawah A₁ (m²)
- Luas laluan atas A₂ (m²)
- Laju udara masuk v₁ (m/s)
Apa yang anda ukur:
- Laju permukaan-atas v₂ (m/s)
- Beza tekanan ΔP (atas − bawah) (Pa)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset sayap-bendalir dan tekan Set semula. Udara mengalir melalui keratan rentas aerofoil; laluan permukaan-atas lebih sempit daripada bawah, jadi udara memecut di atas.
- Aktifkan bacaan laju-permukaan-atas dan beza-tekanan.
- Tetapkan luas keratan rentas bawah dan atas serta laju udara masuk bagi setiap percubaan, dan rekod bacaan laju atas dan beza tekanan.
Persamaan pengawal
Persamaan Kesinambungan — A₁·v₁ = A₂·v₂
Bagi bendalir tak mampat, kadar aliran (luas × laju) dikekalkan sepanjang garis alir: A₁v₁ = A₂v₂. Laluan lebih sempit di atas aerofoil memaksa udara di situ bergerak lebih pantas.
Persamaan Bernoulli (udara) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Sepanjang garis alir mengufuk, P + ½ρv² kekal malar. Udara yang bergerak lebih pantas di atas sayap mempunyai tekanan lebih rendah di situ berbanding udara lebih perlahan di bawah -- beza tekanan yang menyumbang kepada angkat.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira v₂ = A₁v₁/A₂ daripada kesinambungan, kemudian ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) menggunakan ketumpatan udara 1.225 kg/m³. Bandingkan kedua-duanya dengan bacaan -- ΔP negatif kerana udara lebih pantas di atas berada pada tekanan lebih rendah, dan itulah yang mengangkat sayap.
- Beza tekanan di sini jauh lebih kecil dalam Pa berbanding eksperimen venturi-bendalir bagi laju serupa. Terangkan mengapa, menggunakan nilai ketumpatan dalam persamaan Bernoulli.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Model ini (kesinambungan + Bernoulli) menerangkan sebahagian daripada cara sayap menjana angkat, tetapi angkat aerodinamik sebenar juga bergantung berat pada sudut serang sayap, dan tidak memerlukan bungkusan udara di atas dan di bawah sayap tiba di tepi belakang bersama. Mengapa cerita ringkas 'masa transit sama' tentang angkat mungkin mengelirukan?
- Ketumpatan udara menurun pada altitud tinggi. Menggunakan ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²), terangkan mengapa sayap perlu bergerak lebih pantas melalui udara nipis altitud tinggi untuk menjana angkat yang sama seperti di aras laut.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Selamat datang ke Sayap Bendalir
- Tekan Main
- Beza tekanan
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.