Akışkanlar
Uçak kanadı
Kanat eğriliği veya eşit geçiş süresi değil, bu tanımlanmış akış alanı daha hızlı üst akışı ve basınç farkını sağlar.
Uçak kanadı — etkileşimli Akışkanlar simülasyonu. Kanat eğriliği veya eşit geçiş süresi değil, bu tanımlanmış akış alanı daha hızlı üst akışı ve basınç farkını sağlar. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Akıştan kaldırma
Bu idealleştirilmiş akış modeli, kanat profili boyunca basınç farkını yukarı kaldırmaya bağlar.
Öngörülen akış alanı, kanadın üzerinde daha hızlı hava ve orada daha düşük basınca sahiptir. Kaldırmaya basınç farkının katkısını göstermektedir; hava parçacıklarının birlikte varması gerektiği varsayılmaz.
- P + ½ρv² = sabit
- Kaldırma ∝ ΔP · alan
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Hava, kanat profilinin kavisli üst kısmı üzerinden, altına göre daha hızlı akar. Bernoulli ilkesine göre hangi yüzeyin basıncı daha düşüktür ve bu kanat için ne anlama gelir?
Tartılacak tahminler
- Üst yüzey daha düşük basınca sahiptir ve yukarı doğru net bir kuvvet (kaldırma) oluşturur.
- Alt yüzey daha düşük basınca sahiptir ve kanadı aşağı doğru iter.
- Her iki yüzeyin de basıncı eşit olduğundan net kuvvet yoktur.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Alt yol alanı A₁ (m²)
- Üst yol alanı A₂ (m²)
- Giriş hava hızı v₁ (m/s)
Ölçtüğünüz şey:
- Üst yüzey hızı v₂ (m/s)
- Basınç farkı ΔP (üst – alt) (kPa)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Akışkan kanat ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Hava, bir kanat profili kesiti üzerinden akar; üst yüzey yolu alttan daha dar olduğundan hava yukarı doğru hızlanır.
- Üst yüzey hızı ve basınç farkı okumalarını etkinleştirin.
- Her deneme için alt ve üst kesit alanlarını ve giriş havası hızını ayarlayın ve en yüksek hız ile basınç farkı okumalarını kaydedin.
Yönetim denklemi
Süreklilik Denklemi — A₁·v₁ = A₂·v₂
Sıkıştırılamaz bir akışkan için akış hızı (× hızı alanı) bir akım çizgisi boyunca korunur: A₁v₁ = A₂v₂. Kanat profilinin üst kısmındaki daha dar yol, oradaki havayı daha hızlı hareket etmeye zorlar.
Bernoulli Denklemi (hava) — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Yatay bir akım çizgisi boyunca P + ½ρv² sabit kalır. Kanadın üst kısmında daha hızlı hareket eden hava, altındaki daha yavaş havaya göre daha düşük basınca sahiptir; bu da kaldırma kuvvetine katkıda bulunan basınç farkıdır.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için süreklilikten v₂ = A₁v₁/A₂'yi hesaplayın, ardından hava yoğunluğu 1.225 kg/m³ kullanarak ΔP = P_üst − P_alt = ½ρ_air(v₁² − v₂²)'yi hesaplayın. Her ikisini de okumalarla karşılaştırın — ΔP negatif çıkar çünkü üst yüzeydeki daha hızlı hava orada daha düşük basınçtadır ve kanadı kaldıran da budur.
- Buradaki basınç farkı Pa'da benzer hızlar için akışkan-venturi deneyinde olduğundan çok daha küçüktür. Bunun nedenini Bernoulli denklemindeki yoğunluk değerini kullanarak açıklayın.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Bu model (süreklilik + Bernoulli) kanatların nasıl kaldırma kuvveti ürettiğini kısmen açıklamaktadır, ancak gerçek aerodinamik kaldırma aynı zamanda büyük ölçüde kanadın hücum açısına da bağlıdır ve kanadın üstündeki ve altındaki hava parsellerinin arka kenara birlikte ulaşmasını gerektirmez. Asansörle ilgili basit bir 'eşit geçiş süresi' hikayesi neden yanıltıcı olabilir?
- Yüksek rakımda hava yoğunluğu düşer. ΔP = ½ρ_hava(v₁² − v₂²) kullanarak, bir kanadın deniz seviyesinde sağlayacağı kaldırma kuvvetinin aynısını oluşturmak için neden yüksek irtifadaki ince hava boyunca daha hızlı hareket etmesi gerektiğini açıklayın.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Kanat profiline hoş geldiniz
- Oynat'a basın
- Basınç farkı
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.