விமான இறக்கை தூக்கு விசை: ஒரு இறக்கை மீது பெர்னோலி தத்துவம்
1 · கணிப்பு
ஒரு விமான இறக்கையின் வளைந்த மேற்பகுதியில், அதன் கீழ் உள்ளதை விட காற்று வேகமாக ஓடுகிறது. பெர்னோலி தத்துவத்தின்படி, எந்த மேற்பரப்பில் அழுத்தம் குறைவு — மற்றும் அது இறக்கைக்கு என்ன பொருள்?
- மேல் மேற்பரப்பில் அழுத்தம் குறைவு, நிகர மேல்நோக்கிய விசையை (தூக்கு விசை) உருவாக்குகிறது.
- கீழ் மேற்பரப்பில் அழுத்தம் குறைவு, இறக்கையை கீழே தள்ளுகிறது.
- இரு மேற்பரப்புகளிலும் அழுத்தம் சமம், எனவே நிகர விசை இல்லை.
2 · அமைப்பு
- fluid-wing முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். காற்று, ஒரு விமான இறக்கை குறுக்குவெட்டின் மீது ஓடுகிறது; மேல்-மேற்பரப்பு பாதை கீழ்பாதையை விட குறுகியது, எனவே காற்று மேலே வேகமாகும்.
- மேல்-மேற்பரப்பு-வேகம் மற்றும் அழுத்த-வேறுபாடு வாசிப்புகளை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கீழ் மற்றும் மேல் குறுக்கு-பரப்புகள் மற்றும் உள்ளீட்டு காற்று வேகத்தை அமைத்து, மேல் வேகம் மற்றும் அழுத்த-வேறுபாடு வாசிப்புகளைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
3 · தரவு சேகரி
| கீழ்-பாதை பரப்பு A₁ (m²) | மேல்-பாதை பரப்பு A₂ (m²) | உள்ளீட்டு காற்று வேகம் v₁ (m/s) | மேற்பரப்பு வேகம் v₂ (m/s) | அழுத்த வேறுபாடு ΔP (மேல் − கீழ்) (Pa) |
|---|---|---|---|---|
| 6.00e-4 | 3.00e-4 | 22.00 | ||
| 6.00e-4 | 3.00e-4 | 30.00 | ||
| 6.00e-4 | 4.00e-4 | 25.00 |
உங்கள் மூன்று முயற்சிகளுக்கும், மேல்-மேற்பரப்பு வேகம் v₂ (x-அச்சு) எதிராக அழுத்த வேறுபாடு ΔP (y-அச்சு)-ஐ வரையுங்கள்.
4 · பகுப்பாய்வு
- ஒரு முயற்சிக்கு, தொடர்ச்சியிலிருந்து v₂ = A₁v₁/A₂, பின்னர் காற்று அடர்த்தி 1.225 kg/m³ பயன்படுத்தி ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) கணக்கிடுங்கள். இரண்டையும் வாசிப்புகளுடன் ஒப்பிடுங்கள் — ΔP எதிர்மறை, ஏனெனில் மேலே வேகமான காற்று குறைந்த அழுத்தத்தில் இருக்கிறது, அதுவே இறக்கையை தூக்குகிறது.
- இதே வேகங்களுக்கு, இங்கே உள்ள அழுத்த வேறுபாடு, fluid-venturi சோதனையை விட Pa-இல் மிகக் குறைவு. பெர்னோலி சமன்பாட்டில் உள்ள அடர்த்தி மதிப்பைப் பயன்படுத்தி, ஏன் என்று விளக்குங்கள்.
5 · நீட்டிப்பு
- இந்த மாதிரி (தொடர்ச்சி + பெர்னோலி) இறக்கைகள் தூக்கு விசை உருவாக்குவதில் ஒரு பகுதியை விளக்குகிறது, ஆனால் உண்மையான வானூர்தி இயக்க தூக்கு விசை, இறக்கையின் தாக்கும் கோணத்தையும் கடுமையாகச் சார்ந்தது, மேலும் இறக்கைக்கு மேலும் கீழும் உள்ள காற்று துண்டுகள் பின் முனையை ஒன்றாக அடைய வேண்டும் என்று கோருவதில்லை. தூக்கு விசை பற்றிய ஒரு எளிய 'சம கடப்பு நேரம்' கதை ஏன் தவறான வழிகாட்டலாக இருக்கலாம்?
- உயரத்தில் காற்று அடர்த்தி குறைகிறது. ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²) பயன்படுத்தி, கடல் மட்டத்தில் பெறும் அதே தூக்கு விசையை உயரத்தில் உள்ள மெல்லிய காற்றில் பெற, ஒரு இறக்கை ஏன் வேகமாக நகர வேண்டும் என்று விளக்குங்கள்.
இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்
தொடர்ச்சி சமன்பாடு
அழுத்தம் குறையாத பாய்மத்திற்கு, ஓட்ட விகிதம் (பரப்பு × வேகம்) ஓட்டக் கோட்டின் வழியாக அழியாமல் இருக்கிறது: A₁v₁ = A₂v₂. விமான இறக்கையின் மேல் உள்ள குறுகிய பாதை, அங்குள்ள காற்றை வேகமாக நகர கட்டாயப்படுத்துகிறது.
பெர்னோலி சமன்பாடு (காற்று)
ஒரு கிடைமட்ட ஓட்டக் கோட்டின் வழியாக, P + ½ρv² மாறிலி. இறக்கையின் மேல் வேகமாக நகரும் காற்று, கீழே உள்ள மெதுவான காற்றை விட குறைந்த அழுத்தத்தில் இருக்கிறது — தூக்கு விசைக்கு பங்களிக்கும் அழுத்த வேறுபாடு.