Kandungan
- Persamaan Angkatan Lif
- Derivasi Persamaan Angkat
- Lain-lain Penggunaan Pekali Angkat
- Kalkulator Pekali Persamaan dan Angkat
Sama ada anda mempelajari penerbangan burung yang mengalahkan sayap mereka untuk naik ke langit atau kenaikan gas dari cerobong ke atmosfera, anda boleh mengkaji bagaimana objek menaikkan diri terhadap gaya graviti untuk mempelajari lebih lanjut mengenai kaedah "penerbangan ini. "
Untuk kelengkapan pesawat dan drone yang melayang ke udara, penerbangan bergantung kepada mengatasi graviti serta menyumbang kepada daya udara terhadap objek ini sejak Wright bersaudara mencipta pesawat. Mengira daya angkat boleh memberitahu anda berapa banyak daya yang diperlukan untuk objek ini di udara.
Persamaan Angkatan Lif
Objek yang terbang melalui udara harus berurusan dengan kekuatan udara yang dikenakan terhadap diri mereka sendiri. Apabila objek bergerak ke hadapan melalui udara, daya seret adalah sebahagian daripada daya yang bertindak selari dengan aliran gerakan. Angkat, sebaliknya, adalah sebahagian daripada daya yang berserenjang dengan aliran udara atau gas atau cecair lain terhadap objek tersebut.
Pesawat buatan manusia seperti roket atau pesawat menggunakan persamaan angkat angkat dari L = (CL ρ v2 A) / 2 untuk mengangkat tenaga L, pekali angkat CL, kepadatan bahan di sekeliling objek ρ ("rho"), halaju v dan kawasan sayap A. Koefisien angkat menyimpulkan kesan pelbagai daya pada objek udara termasuk kelikatan dan kebolehmampuan udara dan sudut tubuh sehubungan dengan aliran yang membuat persamaan untuk mengira angkat lebih mudah.
Para saintis dan jurutera biasanya menentukan CL secara eksperimen dengan mengukur nilai daya angkat dan membandingkannya dengan halaju benda, bidang sayap dan ketumpatan bahan cair atau gas objek itu direndam masuk Membuat graf angkat vs kuantitas (ρ v2 A) / 2 akan memberi anda garis atau set titik data yang dapat didarabkan oleh CL untuk menentukan angkat angkat dalam persamaan angkat angkat.
Kaedah pengkomputeran yang lebih maju dapat menentukan nilai yang lebih tepat dari koefisien angkat. Terdapat cara teoritis untuk menentukan pekali angkat, walaupun. Untuk memahami bahagian persamaan daya angkat ini, anda boleh melihat derivasi formula angkat angkat dan bagaimana pekali daya angkat dihitung akibat daya angkatan udara pada objek yang mengalami angkat.
Derivasi Persamaan Angkat
Untuk mengambil kira pelbagai daya yang mempengaruhi objek terbang melalui udara, anda boleh menentukan pekali angkat CL sebagai CL = L / (qS) untuk mengangkat tenaga L, kawasan permukaan S dan tekanan dinamik cecair q, biasanya diukur dalam pascals. Anda boleh menukar tekanan dinamik bendalir ke formulanya q = ρu2/ 2 untuk mendapatkan CL = 2L / ρu2S di mana ρ ialah ketumpatan bendalir dan u adalah kelajuan aliran. Dari persamaan ini, anda boleh menyusun semulanya untuk mendapatkan persamaan daya angkat L = CL ρu2S / 2.
Tekanan bendalir dinamik dan kawasan permukaan bersentuhan dengan udara atau bendalir kedua-duanya juga sangat bergantung kepada geometri objek udara.Untuk objek yang boleh dianggarkan sebagai silinder seperti kapal terbang, daya harus merentang keluar dari badan objek. Kawasan permukaan, maka, akan menjadi lilitan masa silinder badan ketinggian atau panjang objek, memberikan anda S = C x h.
Anda juga boleh mentafsir kawasan permukaan sebagai produk ketebalan, kuantiti kawasan dibahagikan dengan panjang, t , seperti, apabila anda membiak masa ketebalan ketinggian atau panjang objek, anda mendapat kawasan permukaan. Dalam kes ini S = t x h.
Nisbah di antara pembolehubah ini kawasan permukaan membolehkan anda graf atau menguji secara eksperimental bagaimana mereka berbeza untuk mengkaji kesan sama ada daya sekitar lilitan silinder atau daya yang bergantung kepada ketebalan bahan. Kaedah lain untuk mengukur dan mengkaji objek udara menggunakan pekali angkat ada.
Lain-lain Penggunaan Pekali Angkat
Terdapat banyak cara lain untuk menghitung pekali lengkung angkat. Kerana pekali angkat perlu terdiri daripada banyak faktor yang mempengaruhi penerbangan pesawat, anda juga boleh menggunakannya untuk mengukur sudut pesawat mungkin mengambil alih tanah. Sudut ini dikenali sebagai sudut serangan (AOA), yang diwakili oleh α ("alpha"), dan anda boleh menulis semula pekali angkat CL = CL0 + CLαα.
Dengan ukuran ini CL yang mempunyai pergantungan tambahan kerana AOA α, anda boleh menulis semula persamaan sebagai α = (CL + CL0) / CLα dan, selepas uji kaji menentukan daya angkat untuk AOA khusus tunggal, anda boleh mengira pekali angkat umum CL. Kemudian, anda boleh cuba mengukur AOA yang berbeza untuk menentukan nilai-nilai CL0 dan CLα akan sesuai dengan kesesuaian terbaik. Persamaan ini mengandaikan bahawa pekali angkat berubah secara linear dengan AOA supaya mungkin terdapat beberapa keadaan di mana persamaan pekali yang lebih tepat mungkin lebih baik.
Untuk lebih memahami AOA mengenai angkatan angkat dan pekali angkat, para jurutera telah mengkaji bagaimana AOA mengubah cara lalat pesawat. Sekiranya anda membuat grafik pekali angkat terhadap AOA, anda boleh mengira nilai positif cerun, yang dikenali sebagai cerun kurva dua dimensi. Namun, penyelidikan menunjukkan bahawa selepas beberapa nilai AOA, CL nilai berkurangan.
AOA maksimum ini dikenali sebagai titik terhenti, dengan halaju yang terhenti dan maksimum CL nilai. Penyelidikan tentang ketebalan dan kelengkungan bahan pesawat telah menunjukkan cara mengira nilai-nilai ini apabila anda mengetahui geometri dan bahan objek udara.
Kalkulator Pekali Persamaan dan Angkat
NASA mempunyai aplet dalam talian untuk menunjukkan bagaimana persamaan angkat memberi kesan kepada penerbangan pesawat. Ini berdasarkan kalkulator koefisien angkat, dan anda boleh menggunakannya untuk menetapkan nilai-nilai halaju yang berlainan, sudut yang objek udara itu mengambil berkenaan dengan tanah dan kawasan permukaan yang objeknya menentang bahan yang mengelilingi pesawat. Alat applet juga membolehkan anda menggunakan pesawat bersejarah untuk menunjukkan bagaimana reka bentuk kejuruteraan telah berkembang sejak tahun 1900-an.
Simulasi itu tidak menjelaskan perubahan berat objek udara disebabkan perubahan dalam kawasan sayap. Untuk menentukan kesan apa yang akan ada, anda boleh mengambil pengukuran nilai-nilai yang berlainan bagi kawasan permukaan yang ada pada daya angkat dan mengira perubahan angkat angkat yang akan menyebabkan kawasan permukaan ini. Anda juga boleh mengira daya graviti yang massa yang berbeza akan menggunakan W = mg untuk berat disebabkan oleh graviti W, jisim m dan pemancaran graviti g g (9.8 m / s2).
Anda juga boleh menggunakan "siasatan" yang anda boleh mengarahkan di sekitar objek udara untuk menunjukkan halaju pada pelbagai titik sepanjang simulasi. Simulasi juga terhad bahawa pesawat itu dianggarkan menggunakan plat rata sebagai pengiraan yang cepat dan kotor. Anda boleh menggunakan ini untuk menghitung penyelesaian kepada persamaan daya angkat.