Tekutiny
Krídlo lietadla
Toto predpísané pole prúdenia, nie zakrivenie krídla ani rovnaký čas preletu, vytvára rýchlejší prúd na vrchu a jeho rozdiel tlakov.
Krídlo lietadla — interaktívna simulácia Tekutiny. Toto predpísané pole prúdenia, nie zakrivenie krídla ani rovnaký čas preletu, vytvára rýchlejší prúd na vrchu a jeho rozdiel tlakov. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Vztlak z prúdenia
Tento idealizovaný model prúdenia spája rozdiel tlakov na krídle so vztlakom smerom nahor.
Predpísané pole prúdenia má rýchlejší vzduch nad krídlom a tam aj nižší tlak. Ilustruje príspevok rozdielu tlakov k vztlaku; nepredpokladá, že objemy vzduchu musia doraziť súčasne.
- P + ½ρv² = konštanta
- Vztlak ∝ ΔP · plocha
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Vzduch prúdi rýchlejšie po zakrivenej hornej strane profilu krídla než pod ním. Podľa Bernoulliho princípu — ktorý povrch má nižší tlak a čo to znamená pre krídlo?
Predikcie na zváženie
- Horný povrch má nižší tlak, čím vzniká čistá sila nahor (vztlak).
- Spodný povrch má nižší tlak, čo tlačí krídlo nadol.
- Oba povrchy majú rovnaký tlak, takže neexistuje čistá sila.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Plocha spodnej dráhy A₁ (m²)
- Plocha hornej dráhy A₂ (m²)
- Vstupná rýchlosť vzduchu v₁ (m/s)
Čo meriaš:
- Rýchlosť na hornom povrchu v₂ (m/s)
- Rozdiel tlakov ΔP (vrch − spodok) (kPa)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu krídlo a stlač Resetovať. Vzduch prúdi okolo prierezu profilu krídla; dráha po hornom povrchu je užšia než spodná, takže vzduch zrýchľuje po vrchu.
- Zapni odčítania rýchlosti na hornom povrchu a rozdielu tlakov.
- Nastav spodnú a hornú prierezovú plochu a vstupnú rýchlosť vzduchu pre každý pokus a zaznamenaj odčítania hornej rýchlosti a rozdielu tlakov.
Riadiaca rovnica
Rovnica kontinuity — A₁·v₁ = A₂·v₂
Pre nestlačiteľnú kvapalinu je prietok (plocha × rýchlosť) zachovaný pozdĺž prúdnice: A₁v₁ = A₂v₂. Užšia dráha po vrchu profilu krídla núti vzduch, aby sa tam hýbal rýchlejšie.
Bernoulliho rovnica (vzduch) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Pozdĺž vodorovnej prúdnice zostáva P + ½ρv² konštantné. Vzduch pohybujúci sa rýchlejšie po vrchu krídla má tam nižší tlak než pomalší vzduch pod ním — rozdiel tlakov, ktorý prispieva k vztlaku.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj v₂ = A₁v₁/A₂ z kontinuity, potom ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) s hustotou vzduchu 1.225 kg/m³. Porovnaj obe s odčítaniami — ΔP je záporné, pretože rýchlejší vzduch na vrchu sedí pri nižšom tlaku, a to je to, čo dvíha krídlo.
- Rozdiel tlakov je tu oveľa menší v Pa než v experimente Venturi pri podobných rýchlostiach. Vysvetli prečo, pomocou hodnoty hustoty v Bernoulliho rovnici.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Tento model (kontinuita + Bernoulli) vysvetľuje časť toho, ako krídlá generujú vztlak, ale skutočný aerodynamický vztlak závisí aj silne na uhle nábehu krídla a nevyžaduje, aby objemy vzduchu nad a pod krídlom dorazili na koncovú (odtokovú) hranu súčasne. Prečo môže byť jednoduchý príbeh o „rovnakom čase preletu“ zavádzajúci?
- Hustota vzduchu klesá vo veľkej nadmorskej výške. Pomocou ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²) vysvetli, prečo krídlo sa musí hýbať rýchlejšie cez riedky vysokohorský vzduch, aby vygenerovalo rovnaký vztlak ako pri hladine mora.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Vitaj pri krídle
- Stlač Prehrať
- Rozdiel tlakov
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →