Fluidi
Letalsko krilo
To predpisano pretokno polje, ne ukrivljenost krila ali enak čas preleta, zagotavlja hitrejši zgornji pretok in njegovo razliko tlakov.
Letalsko krilo — interaktivna simulacija Fluidi. To predpisano pretokno polje, ne ukrivljenost krila ali enak čas preleta, zagotavlja hitrejši zgornji pretok in njegovo razliko tlakov. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Vzgon iz pretoka
Ta idealiziran model pretoka poveže razliko tlakov čez krilo z navzgor usmerjenim vzgonom.
Predpisano pretokno polje ima hitrejši zrak nad krilom in tam nižji tlak. Ponazarja prispevek razlike tlakov k vzgonu; ne predpostavlja, da morata paketa zraka priti skupaj.
- P + ½ρv² = konstanta
- Vzgon ∝ ΔP · površina
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Zrak teče hitreje čez ukazrvljeno zgornjo stran profila krila kot pod njim. Po Bernoullijevem načelu, katera površina ima nižji tlak — in kaj to pomeni za krilo?
Predvidevanja za pretehtanje
- Zgornja površina ima nižji tlak in ustvarja neto navzgor usmerjeno silo (vzgon).
- Spodnja površina ima nižji tlak in pritiska krilo dol.
- Obe površini imata enak tlak, zato ni neto sile.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Površina spodnje poti A₁ (m²)
- Površina zgornje poti A₂ (m²)
- Vhodna hitrost zraka v₁ (m/s)
Kaj izmeriš:
- Hitrost na zgornji površini v₂ (m/s)
- Razlika tlakov ΔP (zgoraj − spodaj) (kPa)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev fluid-wing in pritisni Ponastavi. Zrak teče čez prečni prerez profila krila; pot po zgornji površini je ožja od spodnje, zato se zrak pospeši zgoraj.
- Omogoči odčitka hitrosti na zgornji površini in razlike tlakov.
- Nastavi spodnjo in zgornjo prečno površino in vhodno hitrost zraka za vsak poskus in zabeleži odčitka zgornje hitrosti in razlike tlakov.
Vodilna enačba
Enačba kontinuitete — A₁·v₁ = A₂·v₂
Za nestisljiv fluid se pretok (površina × hitrost) ohranja vzdolž tokovnice: A₁v₁ = A₂v₂. Ožja pot čez zgornjo stran profila prisili zrak tam, da se premika hitreje.
Bernoullijeva enačba (zrak) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Vzdolž vodoravne tokovnice P + ½ρv² ostane konstanten. Zrak, ki se premika hitreje čez zgornjo stran krila, ima tam nižji tlak kot počasnejši zrak spodaj — razlika tlakov, ki prispeva k vzgonu.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj v₂ = A₁v₁/A₂ iz kontinuitete, nato ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) z gostoto zraka 1,225 kg/m³. Primerjaj oba z odčitki — ΔP je negativen, ker hitrejši zrak nad krilom sedi pri nižjem tlaku, in to dviga krilo.
- Razlika tlakov je tu precej manjša v Pa kot v poskusu fluid-venturi pri podobnih hitrostih. Razloži zakaj z vrednostjo gostote v Bernoullijevi enačbi.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Ta model (kontinuiteta + Bernoulli) pojasni del tega, kako krila ustvarjajo vzgon, a pravi aerodinamični vzgon je močno odvisen tudi od napadnega kota krila in ne zahteva, da paketa zraka nad in pod krilom prispeva k izhodnemu robu skupaj. Zakaj bi lahko preprosta zgodba o „enakem času preleta“ o vzgonu zavajala?
- Gostota zraka pada na veliki višini. Z ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²) razloži, zakaj mora krilo leteti hitreje skozi redkein visokoimenski zrak, da ustvari isti vzgon kot na morski gladini.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Dobrodošli pri krilu
- Pritisni Predvajaj
- Razlika tlakov
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →