Fluide

Aripă de avion

Acest câmp de curgere prescris, nu curbura aripii și nici timpul egal de tranzit, furnizează curgerea mai rapidă deasupra și diferența ei de presiune.

Aripă de avion — simulație interactivă de Fluide. Acest câmp de curgere prescris, nu curbura aripii și nici timpul egal de tranzit, furnizează curgerea mai rapidă deasupra și diferența ei de presiune. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.

Portanță din curgere

Acest model idealizat de curgere leagă o diferență de presiune pe un profil aerodinamic de portanța în sus.

Câmpul de curgere prescris are aer mai rapid deasupra aripii și presiune mai mică acolo. Ilustrează o contribuție a diferenței de presiune la portanță; nu presupune că pachetele de aer trebuie să ajungă simultan.

• P + ½ρv² = constant
• Portanță ∝ ΔP · arie

Rezumat de investigație

Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul

Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.

Întrebare-ghid

Aerul curge mai repede peste partea de sus curbată a unui profil decât pe sub el. După principiul lui Bernoulli, care suprafață are presiune mai mică — și ce înseamnă asta pentru aripă?

Predicții de cântărit

• Suprafața de sus are presiune mai mică, creând o forță rezultantă în sus (portanță).
• Suprafața de jos are presiune mai mică, împingând aripa în jos.
• Ambele suprafețe au presiuni egale, deci nu există forță rezultantă.

Rolurile variabilelor

Ce stabilești tu:

• Aria căii de jos A₁ (m²)
• Aria căii de sus A₂ (m²)
• Viteza aerului la intrare v₁ (m/s)

Ce măsori:

• Viteza pe suprafața de sus v₂ (m/s)
• Diferența de presiune ΔP (sus − jos) (kPa)

Cum decurge investigația

1. Deschide presetarea fluid-wing și apasă Resetează. Aerul curge peste secțiunea unui profil; calea de pe suprafața de sus este mai îngustă decât cea de jos, deci aerul accelerează pe deasupra.
2. Activează citirile vitezei pe suprafața de sus și ale diferenței de presiune.
3. Setează ariile secțiunilor de jos și de sus și viteza aerului de intrare pentru fiecare încercare și înregistrează citirile vitezei de sus și diferenței de presiune.

Ecuația guvernantă

Ecuația de continuitate — A₁·v₁ = A₂·v₂

Pentru un fluid incompresibil, debitul (arie × viteză) se conservă de-a lungul unei linii de curent: A₁v₁ = A₂v₂. Calea mai îngustă de deasupra profilului forțează aerul de acolo să se miște mai repede.

Ecuația lui Bernoulli (aer) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²

De-a lungul unei linii de curent orizontale, P + ½ρv² rămâne constant. Aerul care se mișcă mai repede deasupra aripii are acolo presiune mai mică decât aerul mai lent de dedesubt — diferența de presiune care contribuie la portanță.

Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve

• Pentru o încercare, calculează v₂ = A₁v₁/A₂ din continuitate, apoi ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) folosind densitatea aerului de 1.225 kg/m³. Compară ambele cu citirile — ΔP este negativ, pentru că aerul mai rapid de deasupra stă la presiune mai mică, și asta este ceea ce ridică aripa.
• Diferența de presiune aici este mult mai mică în Pa decât în experimentul fluid-venturi pentru viteze similare. Explică de ce, folosind valoarea densității din ecuația lui Bernoulli.

Unde mai apare asta dincolo de laborator

• Acest model (continuitate + Bernoulli) explică o parte din cum generează aripile portanță, dar portanța aerodinamică reală depinde puternic și de unghiul de atac al aripii și nu cere ca pachetele de aer de deasupra și dedesubtul aripii să ajungă simultan la bordul de fugă. De ce ar putea părea înșelătoare o poveste simplă despre „timp egal de tranzit” pentru portanță?
• Densitatea aerului scade la altitudine mare. Folosind ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²), explică de ce o aripă trebuie să se miște mai repede prin aerul subțire de la altitudine mare pentru a genera aceeași portanță ca la nivelul mării.

• AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
• General High School Physics — Fluids & pressure
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Bine ai venit la Aripa în fluid
2. Apasă Pornește
3. Diferență de presiune
4. Deschide panoul Proprietăți
5. Ai reușit!

Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.

Deschide laboratorul interactiv →

Descarcă fișa →

Principiul lui Bernoulli