แรงยกของปีก หลักการของเบอร์นูลลีเหนือปีก

1 · ทำนาย

อากาศไหลเร็วกว่าบนส่วนโค้งด้านบนของปีกเครื่องบินกว่าด้านล่าง ตามหลักการของเบอร์นูลลี พื้นผิวใดมีความดันต่ำกว่า — และหมายความว่าอะไรกับปีก

• พื้นผิวบนมีความดันต่ำกว่า เกิดแรงลัพธ์ขึ้น (แรงยก)
• พื้นผิวล่างมีความดันต่ำกว่า ดันปีกลง
• ทั้งสองพื้นผิวมีความดันเท่ากัน จึงไม่มีแรงลัพธ์

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ fluid-wing แล้วกดรีเซ็ต อากาศไหลผ่านภาพตัดขวางของปีก เส้นทางพื้นผิวบนแคบกว่าล่าง อากาศจึงเร็วขึ้นด้านบน
2. เปิดค่าแสดงอัตราเร็วพื้นผิวบนและความดันต่าง
3. ตั้งพื้นที่หน้าตัดล่างและบนกับอัตราเร็วอากาศขาเข้าในแต่ละรอบ แล้วบันทึกค่าอัตราเร็วบนและความดันต่าง

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความดันต่าง ΔP (แกน y) กับอัตราเร็วพื้นผิวบน v₂ (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ v₂ = A₁v₁/A₂ จากความต่อเนื่อง แล้ว ΔP = P_top − P_bottom = ½ρ_air(v₁² − v₂²) โดยใช้ความหนาแน่นอากาศ 1.225 kg/m³ เทียบทั้งสองค่ากับที่อ่านได้ ΔP เป็นลบเพราะอากาศที่ไหลเร็วกว่าด้านบนมีความดันต่ำกว่า และนั่นคือสิ่งที่ยกปีก
2. ความดันต่างที่นี่เล็กกว่ามากเป็น Pa กว่าการทดลอง fluid-venturi ที่อัตราเร็วใกล้กัน อธิบายว่าเหตุใด โดยใช้ค่าความหนาแน่นในสมการเบอร์นูลลี

5 · ต่อยอด

1. โมเดลนี้ (ความต่อเนื่อง + เบอร์นูลลี) อธิบายส่วนหนึ่งของการเกิดแรงยก แต่แรงยกอากาศพลศาสตร์จริงยังขึ้นกับมุมปะทะของปีกอย่างมาก และไม่ต้องการให้ก้อนอากาศเหนือและใต้ปีกไปถึงขอบหลังพร้อมกัน เหตุใดเรื่อง “เวลาเดินทางเท่ากัน” แบบง่าย ๆ เกี่ยวกับแรงยกจึงอาจทำให้เข้าใจผิด
2. ความหนาแน่นของอากาศลดลงที่ระดับสูง จงใช้ ΔP = ½ρ_air(v₁² − v₂²) อธิบายว่าทำไมปีกจึงต้องเคลื่อนที่เร็วขึ้นในอากาศบางที่ระดับสูง เพื่อสร้างแรงยกเท่ากับที่ระดับน้ำทะเล

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง