电梯是什么?
表的内容
电梯力,一架飞机在空中。它是如何产生的?
这一直是一个非常活跃的辩论在那些爱飞行和参与这个领域最适合描述飞机飞行所需的电梯怎么走吗?两种理论(伯努利方程和牛顿定律和动量守恒)是科学家之间的激烈辩论的主题。
谁是正确的?
事实是:
没有人能解释为什么飞机停留在空中
我们先学习一点关于理论和做一些简单的实验来说明。
这些实验将帮助您更好地理解这两种理论。每个实验都是容易被复制,它旨在使用日常用品,通常可以发现在家里。
即使所有这些实验是非常简单和有趣的他们会引进很多先进的概念和观念等物理的流体,压力,大气和节能。同时,他们将帮助您了解一些“技巧”用于体育(棒球,乒乓球)以及一些回力棒风筝“秘密”。
当一个移动的气体流动是由固体发生。根据牛顿第三定律的行动和反应,转一个方向流动,产生的升力是相反的方向。因为空气是一种气体自由分子,任何固体表面都可以转移一个流。飞机机翼的顶部和底部表面流动将扮演非常重要的角色。忽视上表面的作用把流导致一个不正确的理论。
气动升力是一个非常复杂的现象,但年底本节中,您将有一个很好的形象。
电梯:牛顿原理对孩子
牛顿升力理论:飞机飞行,因为飞机机翼空气向下,这样转移反应被迫上升。
艾萨克·牛顿爵士(1643 - 1727)
艾萨克·牛顿爵士更出名的是他发现了普遍的法则重力(每个对象在这个宇宙吸引其他物体与力量成正比的产品质量成正比,和与他们的中心)之间的距离的平方.Another运动定律由牛顿指出,每一个行动,发现有一个大小相等、方向相反的反作用力(牛顿第三定律)。牛顿定律表明,机翼必须改变空气得到提升。空气产生升力翼必须转移;大量的空气。他的理论是相当,可以证明很容易。风筝也许是最好的例子来证明他的理论在飞行中。
牛顿第三运动定律是非常直观和容易理解。看这个短片由美国国家航空航天局(NASA):
电梯:伯努利原理的孩子
伯努利提升理论:飞机飞因为机翼上方的压力小于压力低于翼。”
丹尼尔·伯努利(1700 - 1782)
丹尼尔·伯努利,一个18世纪的瑞士科学家,发现随着流体的速度增加,其压力降低。伯努利定律适用于任何液体,因为空气是液体,它适用于空气中。
理解为什么伯努利定律是如何工作的,我们可以考虑以下实验(m . Mitchel)。
“把一屋子的孩子,让每个孩子开始运行最高速度。孩子会相互碰撞,和墙壁,令人印象深刻的碰撞(哎呀!)。现在这些孩子走出房间,并让他们以最快的速度跑下大厅。现在它们都运行在一起,碰撞和所有的孩子比以前更温柔,因为他们都是运行在同一个方向。
孩子们在这两种情况下代表原子在流体碰撞的力量代表这些原子之间的压力。在第一种情况下,当该组织作为一个整体的速度是零,拥挤(或压力)高。
在第二种情况下,当该组织作为一个整体的速度大,拥挤(或压力)很低。
有两种类型的压力与这些实验:静压和ram的压力。
静态压力将对应的拥挤感到老师沿着中心的孩子。这种压力将是轻微的。冲压力相当于经历的身体吹一个毫无戒心的老师站在迎面而来的人群的路径(哎呀!)”。
在接下来的视频你会看到一个很好的例子来说明伯努利原理:
飞行的伯努利方程的解释不是很直观的牛顿理论和理解的一个最困难的元素是空气的翅膀怎么知道它有一个“日期”下的空气翼吗?
“不知道”,但请记住,非常快速移动的风,敦促它继续前进!如果机翼的空气上慢慢移动,会有一个巨大的空气积聚对机翼的前面。如果你把一块石头在底部的一条河,河里还流以同样的速度!但岩石上方的水立即加速,,以免被“压碎”,其背后的水。这就是为什么大宽河移动得相当慢,但随着它穿过一个狭窄的峡谷加速(激流)。
另一个常见问题关于电梯由伯努利方程理论来解释为什么空气随翼的曲线吗?这种现象被罗马尼亚的科学家解释说,亨利·m·期。它指出,“流体流接触轻轻弯曲的固体表面往往会跟随表面”。这可以很容易地观察到把勺子(或其他曲面)在缓缓流动的水龙头,并注意周围的水弯曲勺子。
提升实验
这里有一些简单的实验来证明牛顿和伯努利电梯:
牛顿把实验
下次当你会骑的车在公路上拉你的手窗外(注意交通!)。你会发现如果你向上倾斜你的手,你的手会推高。反应提高,它是一模一样的第二个来源对飞机气动升力。这种效应存在,机翼或你的手必须向上倾斜,在一个角,叫做“攻角”。
因为高速的汽车或飞机,大量的空气不断撞击底部翼表面或你的手的手掌(底部)。空气冲击角度的表面后,向下偏转,几乎在攻角的角度。因此,空气现在有一个新的垂直向下运动由于碰撞,发生由于向下的力被应用。牛顿说,必须有一个大小相等,方向相反的向上的力翼/手。同样的力量发生当你放风筝。
当风筝的攻角为零,它就会下降。像一架飞机,一个风筝比空气重,依赖于风的运动过去风筝来生成所需的气动升力克服风筝的重量。空气的运动过去的风筝还会产生空气动力阻力,克服通过约束控制的风筝线。这些力量之间的相互作用决定了整体性能,随设计的风筝。
伯努利升力实验
实验1:
把两张纸,一手一个;让他们靠近你的脸和它们之间的打击。你会注意到纸片将彼此靠近一个,与你的期望。接下来,年底带你手里的纸片,这样纸的长度摔倒了你的手。现在的纸吹。它将会上升!你能解释一下为什么?
实验2:
我这个实验我们将使用水而不是空气。他们两人可视为液体。
大量的水从水龙头显示neckdown均匀;顶部宽,厚,蜡烛变得狭窄和薄的底部。当水从水龙头加速下跌,以及流体流动的速度增加流体的面积减少;大气压力越强了较弱的静态压力快速流动的水和压缩流。
注意:思考其他实验,可以用水代替空气来演示升力。
实验3。
当一个飞去来器,它是几乎垂直。横断面形状不对称,机翼。抛出,它旋转并创建一个“伯努利电梯”行动向左侧,使回飞棒飞一圈,回到你身边。
注意:回飞棒实际上不是完全垂直当扔举行,但略向右倾斜。转动旋转因此创造了伯努利略向上的力矢量直接向左水平。这个小的垂直分量力矢量克服垂直回飞棒的权向量,使它从崩溃。最终,空气动力阻力减慢飞去来器的旋转,伯努利力矢量也减少了。一旦它的垂直分量降到不到回飞棒的重量,它是和崩溃。
从这些实验中我们可以看到,“伯努利”和“牛顿”都是正确的。集成的压力或速度的影响决定了气动力对一个对象。
牛顿和伯努利并不相互矛盾。解释是根据牛顿和伯努利原理是完全兼容的。Air-deflection和牛顿定律解释100%的提升力。空气速度和伯努利方程也解释了100%的提升
你会更明白这个道理,如果你将考虑壮观的“端向上”飞行的飞机。
人理解伯努利电梯立即意识到背后的逻辑颠倒翼不能产生任何伯努利电梯。他们是正确的!仔细看下次当你看到这样一个颠倒的飞机。他们必须完全依靠反应,因此他们必须保持的鼻子飞机明显高于往常一样,他们需要更大的攻角。他们的处境是相当危险的,因为完全依靠自然不稳定的反应。
这种示范证实我们在这里描述的一切。如果只有伯努利电梯,没有颠倒飞行是可能的。如果反应存在,那么飞机可以使用相同的攻角光面或颠倒。事实上,也许有必要表明,1/3大攻角约1/3的正常提升可能是由伯努利电梯(速度和高度),而其他2/3通常是由反应提供升力。
现在你可以更好地理解为什么起飞和降落是最危险的部分。所涉及的相对较慢的速度起飞和降落都意味着很少的伯努利电梯发生,因此你的情况几乎完全反应。
纯反应升力飞行是极其不稳定的(因此潜在危险)。反应这一事实提升也更高效的使用状况有关的权力(由于真正大规模动荡创建),发动机必须在很大的权力,但当然是必要的一部分来加速这种大型和重型物体飞行的速度!一旦飞机巡航速度附近,起床有足够的伯努利电梯提供大量的稳定,以及然后使用更少燃料引擎运行要容易得多。
因为现代客机运营的公司打算赚钱,他们试图最重的有效载荷,是安全的。这就是为什么纯粹伯努利提升飞机商业不切实际。实践发现,伯努利电梯和反应,反应提升主导的,特别是在低速,代表最具成本效益和安全的选择。
从某种意义上说,伯努利电梯可能被认为是代表的稳定性和一致性,同时反应解除可能被认为是更多的蛮力不容易管理的提升。
新理论
计算流体力学(CFD)模拟和所谓的n - s方程,考虑到实际粘度的空气,是现代科学的方法对飞机设计的领域。
这些方程的解,以及CFD模拟的输出,产生压力分布预测,气流模式和定量结果作为当今先进的飞机设计的基础。尽管如此,他们并没有提供一个物理的、定性的解释自己提升。
