De hecho, parece un milagro. Una máquina alada que pesa decenas e incluso cientos de toneladas, superando la gravedad, se eleva fácilmente y se eleva en el cielo como un pájaro. ¿Cuál es la fuerza que la mantiene en el aire?
Instrucciones
Paso 1
Un poco de historia
En 1738, el científico suizo Daniel Bernoulli desarrolló una ley que lleva su nombre. Según esta ley, con un aumento en el caudal de un líquido o gas, la presión estática en ellos disminuye y viceversa, con una disminución en la velocidad, aumenta.
En 1904, el científico ruso N. E. Zhukovsky desarrolló un teorema sobre la fuerza de elevación que actúa sobre un cuerpo en un flujo plano paralelo de gas o líquido. Según este teorema, un cuerpo (ala) ubicado en un medio líquido o gaseoso en movimiento se somete a una fuerza de elevación, cuyo valor depende de los parámetros del medio y del cuerpo. El principal resultado del trabajo de Zhukovsky fue la fórmula para el coeficiente de sustentación.
Paso 2
Fuerza de elevación
El perfil del ala del avión es asimétrico, su parte superior es más convexa que la inferior. Cuando la aeronave se mueve, la velocidad del flujo de aire que pasa por la parte superior del ala es mayor que la velocidad del flujo que pasa por la parte inferior. Como resultado de esto (según el teorema de Bernoulli), la presión del aire debajo del ala del avión se vuelve más alta que la presión sobre el ala. Debido a la diferencia de estas presiones, surge una fuerza de elevación (Y) que empuja el ala hacia arriba. Su valor es:
Y = Cy * p * V² * S / 2, donde:
- Cy - coeficiente de sustentación;
- p es la densidad del medio (aire) en kg / m³;
- S - área en m²;
- V es la velocidad del flujo en m / s.
Paso 3
Bajo la influencia de diferentes fuerzas.
Varias fuerzas actúan sobre una aeronave que se mueve en el espacio aéreo:
- la fuerza de empuje del motor (hélice o chorro) que empuja la aeronave hacia adelante;
- resistencia frontal dirigida hacia atrás;
- la fuerza de gravedad de la Tierra (peso de la aeronave), dirigida hacia abajo;
- levantar empujando el avión hacia arriba.
El valor de sustentación y resistencia depende de la forma del ala, el ángulo de ataque (el ángulo en el que el flujo se encuentra con el ala) y la densidad del flujo de aire. Este último, a su vez, depende de la velocidad de la aeronave y de la presión atmosférica del aire.
Paso 4
A medida que la aeronave acelera y aumenta su velocidad, aumenta la sustentación. Tan pronto como supera el peso del avión, despega hacia arriba. Cuando la aeronave se mueve horizontalmente a una velocidad constante, todas las fuerzas están equilibradas, su resultante (fuerza total) es cero.
La forma del ala se elige de manera que la resistencia sea lo más baja posible y la sustentación sea lo más alta posible. La sustentación se puede aumentar aumentando la velocidad de desplazamiento y el área del ala. Cuanto mayor sea la velocidad de movimiento, menor puede ser el área del ala y viceversa.
