Шындығында, бұл керемет сияқты. Ауырлық күшін жеңе отырып, салмағы ондаған, тіпті жүздеген тонна болатын қанатты машина оңай көтеріліп, аспанда құстай ұшады. Оны ауада ұстап тұратын қандай күш бар?
Нұсқаулық
1-қадам
Тарих
1738 жылы швейцариялық ғалым Даниэль Бернулли оның атында заң әзірледі. Осы заңға сәйкес сұйықтықтың немесе газдың ағу жылдамдығының жоғарылауымен олардағы статикалық қысым азаяды және керісінше, жылдамдықтың төмендеуімен ол жоғарылайды.
1904 жылы орыс ғалымы Н. Е. Жуковский газдың немесе сұйықтықтың жазықтық-параллель ағынында денеге әсер ететін көтеру күші туралы теорема жасады. Осы теорема бойынша қозғалатын сұйық немесе газ тәрізді ортада орналасқан денеге (қанатқа) көтеру күші әсер етеді, оның мәні орта мен дененің параметрлеріне тәуелді болады. Жуковский жұмысының негізгі нәтижесі көтеру коэффициентінің формуласы болды.
2-қадам
Көтеру күші
Ұшақ қанатының профилі асимметриялы, оның жоғарғы бөлігі төменгіге қарағанда дөңес. Ұшақ қозғалғанда қанаттың жоғарғы жағынан өтетін ауа ағынының жылдамдығы төменнен өтетін ағынның жылдамдығынан жоғары болады. Нәтижесінде (Бернулли теоремасы бойынша) ұшақтың қанаты астындағы ауа қысымы қанат үстіндегі қысымнан жоғары болады. Осы қысымдардың айырмашылығына байланысты көтеру күші пайда болады (Y), қанатты жоғары қарай итереді. Оның мәні:
Y = Cy * p * V² * S / 2, мұндағы:
- Cy - көтеру коэффициенті;
- p - ортаның (ауа) тығыздығы кг / м³;
- S - ауданы м²;
- V - ағынның жылдамдығы м / с.
3-қадам
Әр түрлі күштердің әсерінен
Әуе кеңістігінде қозғалатын ұшаққа бірнеше күш әсер етеді:
- қозғалтқыштың (әуе винтінің немесе ағынның) әуе кемесін алға итеріп жіберетін күші;
- артқа бағытталған алдыңғы кедергі;
- төмен қарай бағытталған Жердің ауырлық күші (ұшақтың салмағы);
- ұшақты жоғары көтеріп көтеру.
Көтеру мен тарту мәні қанаттың пішініне, шабуыл бұрышына (ағын қанатпен түйісетін бұрышқа) және ауа ағынының тығыздығына байланысты. Соңғысы, өз кезегінде, ұшақтың жылдамдығына және атмосфералық ауа қысымына байланысты.
4-қадам
Ұшақ жылдамдатылған сайын және оның жылдамдығы артқан сайын көтеру күшейеді. Ұшақ салмағынан асып кете салысымен, ол жоғары қарай көтеріледі. Ұшақ тұрақты жылдамдықпен көлденеңінен қозғалғанда, барлық күштер теңдестірілген болады, олардың нәтижесі (жалпы күші) нөлге тең.
Қанаттың пішіні сүйреу мүмкіндігінше төмен, ал көтеру мүмкіндігінше жоғары болатындай етіп таңдалады. Көтеруді қозғалыс жылдамдығы мен қанат аймағын арттыру арқылы арттыруға болады. Қозғалыс жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, қанат аймағы соғұрлым аз болуы мүмкін және керісінше.
