Keliamoji jėga

Šioje temoje nagrinėjama, kaip judančiuose skysčiuose kinta slėgis ir kaip tai veikia kūnus, judančius skysčiuose bei dujose, įskaitant keliamąją jėgą. Sužinoma apie Bernulio dėsnį, aptakių kūnų savybes ir veiksnius, lemiančius keliamąją jėgą. Taip pat išsiaiškinama, kodėl lėktuvo sparnas kelia lėktuvą.

Keliamoji jėga
Keliamoji jėga yra jėga, veikianti kūną statmenai jį aptekančio skysčio ar dujų srautui. Ši jėga yra ypač svarbi aviacijoje. Lėktuvo sparnas turi specifinį profilį: jo viršutinis paviršius yra ilgesnis ir labiau išgaubtas nei apatinis. Dėl šios formos oras, aptekėdamas sparną, viršutiniu paviršiumi turi nukeliauti ilgesnį kelią per tą patį laiką, todėl jo greitis yra didesnis nei oro greitis po sparnu. Remiantis Bernulio dėsniu, ten, kur oro greitis didesnis, slėgis yra mažesnis. Vadinasi, slėgis į sparno apatinį paviršių yra didesnis nei slėgis į viršutinį paviršių. Šis slėgių skirtumas sukuria rezultatuojančią jėgą, nukreiptą aukštyn – keliamąją jėgą. Keliamoji jėga taip pat priklauso nuo sparno pasvirimo kampo srauto atžvilgiu (atakos kampo).
Keliamoji jėga
Kūnus, judančius ore, veikia ne tik pasipriešinimo, bet ir keliamoji jėga. Lėktuvo sparnas yra specialios, aptakios formos, o jo viršutinė dalis yra labiau išgaubta nei apatinė. Dėl šios formos, oras, tekėdamas virš sparno, turi įveikti ilgesnį kelią, todėl juda greičiau. Didesnis oro greitis virš sparno sukelia mažesnį slėgį, lyginant su slėgiu po sparnu. Šis slėgio skirtumas tarp sparno viršaus ir apačios sukuria keliamąją jėgą, nukreiptą statmenai sparno paviršiui, į viršų. Keliamosios jėgos dydį taip pat įtakoja sparno atakos kampas.
Keliamoji jėga
Keliamoji jėga veikia kūnus, judančius skystyje ar dujose, pavyzdžiui, lėktuvo sparną. Dėl specifinės sparno formos (iškilas viršus, plokštesnė apačia), oras virš sparno juda greičiau nei po juo. Pagal Bernulio dėsnį, greitesnis oro srautas viršuje reiškia mažesnį slėgį, o lėtesnis srautas apačioje – didesnį slėgį. Šis slėgių skirtumas sukuria aukštyn nukreiptą keliamąją jėgą. Keliamajai jėgai įtakos turi ir sparno atakos kampas – kampas tarp sparno plokštumos ir judėjimo krypties.
Kūnų judėjimas skysčiuose ir dujose
Kūnui judant skystyje ar dujose, jo forma lemia pasipriešinimo jėgos dydį. Aptakios formos kūnai, pavyzdžiui, lašo formos, patiria mažesnį pasipriešinimą. Jei skystis ar dujos juda nedideliu greičiu, srauto linijos už kūno išlieka beveik tokios pačios kaip ir prieš jį. Tačiau, didėjant greičiui, už kūno susidaro sūkuriai. Dėl šių sūkurių sumažėja slėgis už kūno, ir atsiranda pasipriešinimo jėga. Norint sumažinti pasipriešinimą, naudojami aptakai ir specialios formos, pavyzdžiui, specialūs šalmai.
Kūnų judėjimas skysčiuose ir dujose: Pasipriešinimas
Kūnui judant skystyje ar dujose, terpė priešinasi judėjimui pasipriešinimo jėga. Šios jėgos dydis priklauso nuo kūno formos; aptakios formos kūnai (priekis apvalus, galas smailėjantis) patiria mažesnį pasipriešinimą. Didėjant judėjimo greičiui, už kūno gali susidaryti sūkuriai, kurie mažina slėgį už kūno. Dėl slėgio skirtumo (didesnis slėgis priešais kūną, mažesnis – už jo) atsiranda pasipriešinimo jėga, nukreipta prieš judėjimo kryptį.
Kūnų judėjimas skysčiuose ir dujose: Pasipriešinimas ir aptakumas
Kūnui judant skystyje ar dujose, jį veikia aplinkos pasipriešinimo jėga, nukreipta priešinga judėjimo krypčiai. Ši jėga kyla dėl dviejų pagrindinių priežasčių: slėgio skirtumo tarp kūno priekio ir galo bei terpės klampos (vidinės trinties). Judant didesniu greičiu, už kūno gali susidaryti sūkuriai – netvarkingi terpės srautai, kurie ženkliai padidina pasipriešinimo jėgą. Kūno forma turi lemiamą įtaką pasipriešinimo dydžiui. Aptaki forma, pavyzdžiui, lašo forma (priekis bukas, galas smailėjantis), leidžia terpei sklandžiai aptekėti kūną, nesudarant didelių sūkurių, todėl tokios formos kūnų pasipriešinimas yra gerokai mažesnis.
Slėgis judančiame skystyje ir Bernulio dėsnis
Stacionariai (nenutrūkstama srove) tekančio idealaus skysčio ar dujų tėkmės greitis vamzdyje yra atvirkščiai proporcingas vamzdžio skerspjūvio plotui. Tai reiškia, kad siauresnėse vamzdžio vietose greitis yra didesnis, o platesnėse – mažesnis. Šį ryšį aprašo tęstinumo lygtis: \(S₁v₁ = S₂v₂\), kur \(S\) yra skerspjūvio plotas, o \(v\) – tėkmės greitis skirtingose vamzdžio vietose. Pagal Bernulio dėsnį, slėgis tekančiame skystyje ar dujose yra susijęs su tėkmės greičiu: ten, kur greitis didesnis, slėgis yra mažesnis, ir atvirkščiai. Šis slėgių skirtumas sukuria jėgą, kuri pagreitina skystį ar dujas tekant į siauresnę vamzdžio dalį ir lėtina tekant į platesnę.
Slėgis judančiame skystyje ir Bernulio dėsnis
Nuostovioji (stacionarioji) tėkmė yra skysčio ar dujų judėjimas, kai bet kuriame srauto taške greitis ir slėgis laikui bėgant nekinta. Nuostoviojoje tėkmėje tekėjimo greitis \(v\) yra atvirkščiai proporcingas vamzdžio skerspjūvio plotui \(S\): \(v₁ / v₂ = S₂ / S₁\). Bernulio dėsnis teigia, kad idealaus nespūdaus skysčio nuostoviojoje tėkmėje slėgis yra didesnis tose vietose, kur greitis mažesnis, ir atvirkščiai – slėgis mažesnis ten, kur greitis didesnis. Slėgių skirtumas sukelia jėgą, kuri keičia skysčio dalelių greitį, kai keičiasi vamzdžio skerspjūvis.
Slėgis tekančiame skystyje
Kai skystis ar dujos teka nenutrūkstama (stacionaria) srove, per tam tikrą laiką pro bet kurį vamzdžio skerspjūvį prateka vienodas skysčio ar dujų kiekis. Susiaurėjus vamzdžiui, skysčio ar dujų tekėjimo greitis padidėja, o slėgis sumažėja. Ir atvirkščiai, platesnėje vamzdžio dalyje greitis mažėja, o slėgis didėja. Šis slėgio ir greičio santykis aprašomas Bernulio dėsniu.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com