A testek mozgását a levegőben
A testek mozgását a levegőben
Megismerése után a tulajdonságait levegő benne úgy a mozgás a test. Ehhez viszont a legegyszerűbb esetben - a keresetet az áramlás a téglalap alakú lemez, tartozék merőleges. Például, hogy egy nagy ív lemez és vele együtt mozognak, vagy éppen ellenkezőleg, mi lesz ebben az esetben a szél hatásának. A levegő nyomja a lapra, mozgásának megakadályozására. Ez légellenállás egy test törzsének nevezzük ellenállását vagy súrlódását erőt, és jelölje Q. A név „húzza” azt mutatja, hogy ez az erő hat a test felé, és megakadályozza annak mozgását, mint irányított egyenesen a „fej”. A előfordulása húzza nyomás elsősorban a különbség előtt és mögött, a test megemelt nyomáson, ami a bejövő levegő áramok viszont félre előre, hogy a test (6.).
Ábra. 6. Mielőtt a test levegőáramokból csináljanak alkotó előre feltöltött levegő; a test mögé áramok egyesítése alkotnak egy vákuum és örvényeket.
A test mögé adatfolyamok nincs ideje összekapcsolni, és van kialakítva egy régió, egy kissé csökkentett nyomáson, tele örvények.
A nagysága húzza függ a terület a legnagyobb keresztmetszete a test merőleges az áramlás, vagy -A négyzet hátához S (ábra. 7a). Minél több furnér, repülőgép, autó, a lövedék hajóközéptől részén, gyakran nevezik a homlokfelület, az általában nagyobb a szervezet ellenálló képességét, mivel a növekedés ezen a területen ennek megfelelően megnőtt a levegő részecskék felmerült test, sőt, megváltoztatja a karakter teste áramlását.
Drag nagymértékben függ a mozgás sebessége a test: minél nagyobb a sebesség, annál nagyobb tömegű légi becsapódási részecskék megfeleljen a szervezet minden egyes időpontban, ezért a nehezebb mozogni.
szervezet ellenálló, vagy húzza, attól függ, hogy a levegő sűrűsége p, mint a sűrűbb a levegő, annál több levegő térfogategységre jutó részecskék és a nehezebb mozgatni.
Emellett a fenti tényezők S, v, ρ, a ellenállás értéke van nagy hatással test alakját. Például, ha Ön a két test azonos hajó közepén - fusiform test és a meghajtó - és fújja őket ábrán látható. 7b, lehetséges, hogy a fusiform test 50-80-szor kisebb ellenállás, mint a lemezen.
Ábra. 7: A - területe a hátához különböző szervek; b - ugyanabban az hajóközépen ellenállás fusiform test kisebb, mint a lemez,
Ábra. 8. Newton azt javasolta, hogy a teljes mennyiség a bejövő levegő megáll a lemez.
Találtunk néhány oka a szervezet ellenálló képességét függ, de a szakemberek mindig érdekli, hogyan kell kiszámítani azt.
Newton következőképpen megközelítette számszerűsíteni a ellenállási erő a test a levegőben.
Vegyük azt az esetet áramlás a rámpán lapos téglalap alakú lemez, merőleges az áramlás szállított (ábra. 8).
A bejövő levegő gátolja lemez. Newton indult ki, feltételezve, hogy a levegő részecskék feltűnő a lemez teljesen elveszíti a sebességét. Ezután a lemezt 1 mp, hogy állítsa le a levegő térfogata egyenlő a térfogatának
derékszögű paralelepipedon bázissal S és a magassága 2 m v m, számszerűen megegyezik a sebességgel. Ez levegőmennyiség lesz:
Következésképpen, a lemezt 1 másodpercig, hogy állítsa le a légtömeg egyenlő:
A testet érő húzóerő könnyen meghatározható Newton második törvényét:
de At = 1 másodperc, a Av = v, mivel a hipotézist, a beeső áramlási sebessége becsapódáskor a lemezt változik nullától v.
Következésképpen a húzóerő lesz számszerűen egyenlő a változás a lendület az esemény áramlását.
Azonban levezetése drag nem teljesen igaz, mert valójában a levegő részecskék az ülésen a lemez nem teljesen elveszti sebességét. Ezek körülveszik a lemez, vagy, mint mondják, áramlási körülötte. Ebben a tekintetben a Newton-formula lehet kifizetni a korrekciós tényezőt, ami jellemző az áramlási sebesség a fékezés.
Ahhoz azonban, hogy kiszámítsa az áramlási fékezés lemez vagy más szerv rendkívül nehéz. Ezért empirikusan határozzák meg. A gyártott test modell egy szélcsatornában, és levegőt fúvatunk használatával skálák mérésére ellenállási erő frontális test Q. Ismerve a teljesítmény Q, a levegő sűrűsége ρ, a hátához modell S, az áramlási sebesség v, és csak következtetni, hogy a közöttük fennálló kapcsolat, egy korrekciós tényezőt határozunk meg, amely a jelölt Cx .
A nagyobb áramot fékezett, annál Cx együttható. Cx együtthatót nevezzük fej-test légellenállást. Ő nem állandó, és függ a számos oka lehet. Minden modell a szervezet, mint például egy tányér, tál, fusiform test Cx együttható értékét. Változtatásával ez az arány különösen érdekes a tanulmány áramlás szélcsatornákhoz szervek.
Az egyszerűség kedvéért a képlet húzza bocsátását megelőzően állandó tényező 1/2. és akkor végre ebben a formában íródott:
Ebben a képletben, az értéke az ismerős
könnyen mérhető tapasztalattal rendelkezik dimenzióval kg / m 2, és az úgynevezett sebesség fejét.
A következő képlet segítségével húzza, akkor megoldani sok problémát, például meghatározza, hogy tartsa ellen áramlásmérő rétegelt lemezre, ha megy vele sebességgel 40 km / h (11,1 m / s) egy teherautó, például Kereszt lépés a Kaukázusban? A magasság a nyereg 2382 m. Ez a feladat nagysága és a sebesség a lemez ismertek. Ismeretlen - magasságban 2382 m Density - hogy a táblázatok a Nemzetközi légkör (I. rész, 1. §)., Ez lesz ismeretlen légellenállási tényező lemezeket venni adatok öblítés Cx = 1,28. Behelyettesítve ezeket az értékeket a húzás, kapjuk:
Meg tudja dönteni, hogy hányszor növeli ezt az erőt, az autó megy ugyanolyan sebességgel, de az alacsonyabb - a tenger szintje.
Ugyanezzel a formula, érdekes meghatározni a sebességet, amellyel a függőleges légáramlást ejtőernyős, található a tengerszint feletti magasság 1000 m, nem
jön le a földre. Próbálja megoldani ezt a problémát, emlékezve arra, hogy a csúszda a kupola területe egyenlő 60 m 2 a légellenállási tényező Cx a kupola = 0,7, a levegő sűrűsége magasságban 1000 m.
Súly ejtőernyős ejtőernyős vesz egyenlő 88 kg.
Behelyettesítve ezeket az értékeket a képlet húzza, kapjuk:
Ezért, hogy meghatározzuk az ismeretlen függőleges sebessége a növekvő áramlását:
Amint látható, az áramlási sebesség 6,1 m / sec ellenállás ellensúlyozza a tömeg ejtőernyő kupola ejtőernyő és ejtőernyős, és a süllyedés megáll. És mi van, ha a függőleges áramlási sebesség lesz egy kicsit több? Ezután skydiver helyett le, emelkedni fog.
Ez a ritka esemény történt 25 évvel ezelőtt a régióban, Szocsi, amikor az ejtőernyős ugrás a sík, bekerült a zóna „légörvényképződés” telített erőteljes függőleges légáramlás. Meglepetésére nem ment le, és öntse ki a babot a levegőben körülbelül két órán át, végül leszállt.
A képletben a légellenállást Cx számos tényezőtől függ: az alak a test, orientációját a test képest az áramlás, a felület állapotban a test, a viszkozitása a gáz és az egyéb tényezők 1.
A súrlódási fellépő erők áramlását durva szervek sokkal nagyobb, mint a zavartalan felületeket. Éppen ezért a felület a modern repülőgépek vágja nagyon óvatosan. Ha ez a súrlódási erő erősen függ a mértéke örvénydiffúzió áramvonalas áramlás. Nezavihronny zavartalan hívják lamináris vagy réteges áramlás. A lamináris légáramlás részecskék simán folyni anélkül, hogy összekeverjük egymással, anélkül halad rétegről rétegre. Örvénylésesség áramlás turbulens hívják, ez áll a számtalan kis örvények. A turbulens áramlás, a keverés a részecskék merőleges irányban az áramlás. A turbulens levegő mozgó test tapasztalata nagyobb súrlódás, mint a lamináris. A tanulmány a turbulens szentelt sok kiemelkedő darabja a szovjet akadémikus A. N. Kolmogorov.
Miután kidolgoztuk, a gáz vagy folyadék örvények fennállnak sokáig a gázáram és benne lévő közös átjáró, feszített test formájában egy örvény Street. Például egy hosszú idő óta a folyón hajóval a nyugodt felszínén látszólag eltérő nyoma marad sokáig. A színe a pálya eltér a többi része a víz jelenlétére utal benne a beállított több nezatuhshih örvények a munka által a légcsavar és a rossz áramvonalas test.
Repülő repülőgép is marad nyoma a kis és nagy örvények. Ejtőernyősök ugrani repülőgépek, arra utalnak, hogy még megnyitása nélkül az ejtőernyő, és hogy jelentősen elmarad a távolodó sík, megtapasztalják súlyos remegést és rotációs mozgás a test, az úgynevezett „turbulencia”.
Nagy levegőt örvények szórnak egyes módok járatot egy repülőgép szárnya, veszélyes lehet a farok, különösen nagy repülési sebesség, ahol hatásuk lehet hasonlítani őszén egy tégla, elszakadás a szárny és a repülő a farkát.
A gyakorlatban a légijármű-gyártás, 25 évvel ezelőtt, voltak idők, amikor látszólag jól bevált soros repülőgép egyes módok járat kezdett szétesni a levegőben. Ez történt, mivel úgy találták, mivel a rezgés által okozott zavarokat az örvények a szárny és a hit, hogy nem bocsátotta irányfelület. Ezt a jelenséget nevezzük baffting.
Test Pilots kísérleti repülőgépeket tisztában vannak „baffting” a tipikus ütődések, amelyek azok elérnék a pilótafülkébe a törzs a farok a repülőgép. Annak érdekében, hogy elkerüljék a katasztrofális következményei akkor azonnal átvált egy másik repülési mód, ami csökkenti a repülőgép sebessége.
Ábra. 9. A levegő hat a test formájában egy nyomás és súrlódási erőket.
Szerelem a természet a előfordulása a drag kell arra, hogy ha a levegő áramlását kihat a test, végül formájában nyomás és súrlódási erők (ábra. 9). Más erők nem lehet.
1. Ha az áramlás arányos a hang sebessége, az együttható Cx kezd függ az áramlási sebesség (cm. Hr. I, 5. §)