אפקט קואנדה

אווירודינמיקה מודרנית עובדת עם אחת מתופעות המפתח שהופכות חיוניות למטוסי טיסה. השפעה זו ידועה בשם אפקט קואנדה. אפקט הקואנדה הוא משהו שקשה להסביר, אך הוא הופך לאלמנט חשוב מדי באופן שהפך לבסיס להתפתחות כלי רכב אוויריים.

במאמר זה אנו הולכים לספר לכם מהו אפקט הקואנדה וחשיבותו.

מהו אפקט הקואנדה

כדי להסביר מהי השפעה זו, עליכם לדמיין נר בוער. אם נכבה את היופי הזה על ידי נשיפה, זה יהיה משהו מיידי. אם אנו מבצעים את אותו התרגיל אך מניחים קופסה בגודל סביר בין הנר לביננו. הדבר הכי נורמלי הוא לחשוב שזה ומכה אותנו, האוויר יתפזר משני הצדדים ולא יפגע במפרש. עם זאת, אם נשתמש בבקבוק יין במקום בקופסה, התוצאה לא תהיה זהה. ההיגיון גורם לנו לחשוב שהאוויר יתפזר גם לשני הצדדים ולא יוכל לשלם את הנר.

למרות שזה נראה מעט מפתיע, ניתן לכבות את הנר בזכות אפקט הקואנדה. והאם זה אפקט הקואנדה מסביר את עיקול הנוזלים כאשר הוא בא במגע עם גוף מוצק. נוזלים רוכשים שינוי בתנועה ובעקירה כאשר הם מתנגשים בגוף מוצק.

ניתן לומר כי אפקט קואנדה הוא סדרת אירועים המסוגלת לתאר התנהגות של נוזל כשהוא פוגע במשטח. הוא משמש כעקרון שכל הנוזלים נוטים להימשך למשטחים סמוכים ולא להקפיץ או להיסחף. זה ההפך ממוצק. אם מוצק מתנגש במוצק אחר, הדבר הכי נורמלי הוא שהוא יקפוץ וסטה את דרכו. עם זאת, במקרה של נוזלים הוא הובא אלי על ידי פני המוצק.

ניסוי לאישור אפקט הקואנדה

אם נעשה את הניסוי הקודם, אנו יכולים לראות שהאוויר נוטה ללכת בדרך העקומה של הבקבוק במקום לסטות לצדדים. אם נזרוק כדור טניס על בקבוק היין, נראה כי מסלול הכדור ישתנה, אך הוא לא יהיה מקביל לקווי המתאר של הבקבוק. זה עוזר לנו לחלץ את המידע הדרוש ל דע כי נוזל ילך בדרך סביב מוצק.

במילים פשוטות, צמיגות הרעש היא הגורם העיקרי להתרחשות אפקט הקואנדה. כאשר נוזל משפיע לראשונה על גוף בעל קו מתאר חלק ומעוקל, צמיגות הנוזל היא הגורמת לכך שהחלקיקים נוטים להיצמד לפני השטח של המוצק. כך נוצר יריעה אחידה ומקבילה סביב גוף המוצק. אפשר להשוות בין נטייה זו ליצירת מעין יריעה סביב קווי המתאר של הגוף כאילו הייתה פלסטלינה.

כל החלקיקים בנוזל, במקרה זה האוויר, לאחר מכן הם משפיעים על הגוף ויוצרים שכבות חדשות במקביל לשכבה הראשונית. כך נוצרת סטייה בנתיב הנוזל.

שימושיות וחשיבות

אפקט הקואנדה הודגם ומשמש מדי יום בתעופה ובמרוצי מכוניות. עליכם לדעת שכדי לייעל את מורפולוגיית הרכבים, עליכם להכיר את אפקט החיכוך עם האוויר. אם אנו יודעים שחלקיקי הנוזל נדבקים לפני השטח, נוכל לעצב צורות אווירודינמיות טובות יותר. דוגמה שנעשה בה שימוש נרחב על ידי אפקט קואנדה הן מכוניות הפורמולה 1. האזור עם הפונטונים הצדדיים, נצל את אפקט הקואנדה בכדי לתעל כמות גדולה של אוויר לעבר האזורים הספציפיים כמו הקרקעית השטוחה, המפזרים והטילים. כל האלמנטים הללו של מכונית משפיעים ישירות על האחיזה או על המהירות המרבית.

זה הופך את אפקט קואנדה לאחד מעמודי התווך החיוניים בספורט המוטורי ותעופה. כנ"ל לגבי מטוסים. בכנפיים דרך האוויר עוברת עקמומיות קלה המסייעת לייצר כוחות המסייעים להחזיק את המטוס באוויר. האוויר מעוקל ויחד עם השקע והחוק השלישי של ניוטון אנו מכירים את כל הכוחות הפועלים על כנף המטוס.

הודות לאפקט הקואנדה ניתן לתקן ולהפנות זרימות אוויר וכל נוזל אחר על מנת לאפשר למהנדסים לתכנן אמצעי תחבורה יעילים יותר. השפעה זו של השפעת קואנדה על אווירודינמיקה של רכב זהו מרכיב חשוב בבניית כלי רכב בטוחים ומהירים יותר. בנוסף, העיצובים האווירודינמיים הללו עוזרים לחסוך דלק רב, מכיוון שהם מסייעים בהפחתת כוח החיכוך באוויר.

מאפיינים וסקרנות

אפקט הקואנדה קשור להחזרת נוזלים סביב אובייקט. אם אנו מנתחים את כל הכוחות והלחץ האטמוספרי שמפעילה האטמוספירה בטיסה במהירות נמוכה, האוויר נחשב לא רק לנוזל, אלא לנוזל שאינו נדחס. האוויר הוא נוזל שאינו נדחס פירושו שנפח מסת האוויר תמיד יהיה קבוע בזמן. עלינו לדעת כי זרימת האוויר אינה נפרדת זו מזו על מנת ליצור חללים, הנקראים גם חללים.

ישנם מדענים רבים המכחישים כי אפקט הקואנדה מתרחש במים. אומרים שסטייה זו מנתיב המים כאשר היא מתנגשת עם פני גוף מוצק נובעת ממתח פני השטח. לכן ניתן לומר כי הפגם בקואנדה אינו מוחל על כל סוגי הנוזלים, שכן יש לקחת בחשבון גם את צפיפותו וצמיגותו. אנו יודעים כי לאוויר יש צמיגות נמוכה, כך שאפקט הקואנדה מתרחש בעוצמה רבה יותר.

אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על אפקט קואנדה וחשיבותה בתעופה ובמרוצי מכוניות.