למה טסים מטוסים

למרות שאנחנו בשנת 2022 עדיין יש הרבה אנשים שלא מבינים למה טסים מטוסים. האדם רצה להיות מסוגל לחצות את השמים ולנסוע במהירות רבה יותר כדי להיות מסוגל לחקור את כל הפינות של הפלנטה שלנו. בזכות מדע ולימודים בפיזיקה אפשר היה לבצע את זה וכיום מטוסים באמת חשובים בחיינו.

במאמר זה אנו הולכים להסביר לכם מדוע טסים מטוסים וכיצד הגיעו למסקנה זו.

למה טסים מטוסים

התשובה הפשוטה ביותר היא לומר שמטוסים יכולים לטוס מכיוון שהם נועדו לטוס. כמו גם טרנס-אטלנטי של יותר מ ל-100.000 טון יש צורה ועיצוב פנים המאפשרים לו להישאר צף, למטוס יש צורה המאפשרת לו להישאר באוויר. זה שום דבר קסום. הדבר המוזר והמדהים הוא שמטוסים לא יכולים לטוס כמו שהם עושים. המפתח לצורתו הן הכנפיים והעיצוב שלהן.

תשובה קצת יותר מסובכת היא לומר שהמטוס חייב את הטיסה שלו לזרימת האוויר דרך הכנפיים. אז כבר נוכל להסיק שכדי שמטוס יטוס, נדרשת זרימת אוויר, או אותה מהירות ביחס לאוויר.

מטוסים טסים תחת מגוון כוחות במישור האופקי והאנכי.. כדי שמטוס יתרומם, הכוח שנוצר מהציר האנכי (הרמה בשפה אווירונאוטית) חייב לעלות על משקל המטוס. מצד שני, בציר האופקי, בגלל גזי הפליטה של ​​המנוע, מתרחש עקרון הפעולה-תגובה, היוצר כוח קדימה שמתגבר על התנגדות האוויר. כאשר מטוס מטפס במהירות קבועה ומגיע לגובה השיוט שלו, הסיבה לכך היא שמאזן כוחות מושג הן על הציר האנכי (הרמה שווה משקל) והן על הציר האופקי, כאשר הרמה שווה משקל למשקל. דחף המנוע שווה לגרר שמספק האוויר.

מדוע טסים מטוסים: עקרונות בסיסיים

הקסם מתרחש כאשר אתה מקבל עילוי. שם, עלינו להסביר את מערכת העקרונות שלו. בעיקרון, הרמה מושגת דרך כנפי המטוס. אם נחתוך אותם נקבל מה שנקרא פרופיל כנף, החלק שבתוכו הכנף.

מנקודת מבט אווירודינמית, לקטע יש צורה יעילה מאוד. הקצה אליו נכנס האוויר כאשר המטוס טס מעוגל, החלק האחורי של הפרופיל חד, והוא גם מעוקל בחלק העליון (בשפה האווירונאוטית חלק עליון זה נקרא הקשת החיצונית והחלק התחתון נקרא קשת פנימית). ). עקמומיות זו של פרופיל הכנף פירושה שכאשר זרימת האוויר נתקלת בו, היא מתפצלת לשני נתיבים, חלק אחד מעל הכנף והשני למטה. בגלל עקמומיות הכנף, השביל שעל המים לעבור ארוך מזה שמתחתיו.

יש משפט, משפט ברנולי, שהוא בעצם שימור אנרגיה, ואומר שכדי שזה יקרה, זרימת האוויר מלמעלה צריכה ללכת מהר יותר. המשמעות היא פחות לחץ מהתחתית, נסיעה לאט יותר והפעלת לחץ רב יותר. הפרש הלחץ בין זרימת האוויר העליונה והתחתון יוצר עילוי. למרות שההרמה הזו לפי העיקרון של ברנולי לא מסבירה את כל מה שהמטוס צריך לטפס. כדי להסביר את הגובה יש צורך לפנות לסדרה נוספת של עקרונות פיזיקליים.

אחד מהם הוא החוק השלישי של ניוטון. בשל צורתו המעוקלת של הפרופיל, האוויר מלמעלה, במקום ללכת בדרך ישרה, מופנה כלפי מטה. סטייה זו הנגרמת מפרופיל הכנף בזרימת האוויר גורמת לכך שבשל החוק השלישי של ניוטון (עקרון הפעולה-תגובה), נוצר כוח התגובה בכיוון ההפוך, מעל הכנף, מה שיוצר יותר עילוי. בנוסף, הרמה זו מוגברת על ידי אפקט המכונה אפקט קואנדה החל על כל הנוזלים הצמיגים.

אפקט קואנדה גורם לנוזלים למצוא משטחים בדרכם ונוטים להיצמד אליהם. בין פרופיל הכנף לזרימת האוויר נוצרת שכבת גבול כשכבה למינרית, הראשונה נצמדת לכנף וגוררת מעליה את שאר השכבות. ההשפעה של החוק השלישי של ניוטון מתחזקת עוד יותר כאשר זרימת האוויר נצמדת לפרופיל, האוויר יזרום כלפי מטה כשהוא נצמד לפרופיל.

הסבר מפורט

כל זה עולה עם מהירות האוויר. בתחילת גלילת ההמראה, המטוס מאיץ בהדרגה, כך שההרמה עולה עם המהירות. אתה יכול להבין את זה טוב יותר עם דוגמה. אם נוציא את ידינו מחלון המכונית, ככל שהמהירות עולה, אנו שמים לב שכוח האוויר נוטה להרים את הידיים.

אבל מה שבהחלט גורם למטוס לעלות הוא הרמת האף, מה שנקרא הגדלת זווית ההתקפה. זווית ההתקפה היא הזווית הנוצרת מהזרם הפוגע בפרופיל הכנף ביחס לאותו פרופיל. ברגע שהעילוי גדל עם העקמומיות של פרופיל הכנף (הרחבת המשטחים שיש לו: דקים קדמיים ודשים אחוריים), מעליות מייצב הזנב נעות. פעולה זו עושה אפו של המטוס עולה. עם האף למעלה, אנחנו מגדילים את זווית ההתקפה. יש לזה אותה השפעה כמו כשאנחנו מוציאים את היד מחלון הרכב, אם אנחנו מרימים את היד לכיוון הנסיעה, היד עולה למעלה. כל אלה פועלים יחד להרמת המטוס.

כפי שניתן לראות, הודות למספר רב של ניסויים ותיאוריות, מטוסים הצליחו לטוס ולהפוך לחלק מחיי היומיום שלנו. אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכל ללמוד יותר על למה טסים מטוסים.