Jak powstaje siła nośna

[JakubM]

Mojej pani profesor od cząstek elementarnych zdarzało sie wpadać na wykład z takim mniej więcej tekstem:
Proszę państwa dostałam właśnie najnowsze wyniki badania x. Potwierdzają one teorie y.
Ale proszę państwa! Ja nie daje państwu żadnej gwarancji, ze nie przyjdę jutro i powiem, ze to wszystko nieprawda!


Wysłane z iPhone za pomocą Tapatalk

[Maciej Adamczyk]

Wplyw lepkosci powietrza zalezy w duzej mierze nie tyle od predkosci, co od wielkosci. Taki pajaczek np, jako "babie lato" rozwija ciut mniej niz 0,4 macha a jednak wykrzystuje lepkosc do latania

Oczywiście, do symulacji przepływu w śrubie okrętowej będzie inaczej, ale latamy w powietrzu Przyznaje się, że trochę pokręciłem, bo uwzględnianie lepkości zależy od liczby Reynoldsa, nie Macha (te granice 0,2 / 0,4 są dla uwzględnienia ściśliwości powietrza). Nie zmienia to faktu, że dla małych prędkości glajtów i jedno i drugie nie ma żadnego znaczenia.

To ja proszę o wyjaśnienie. Skoro siła (nośna) to masa razy przyspieszenie [F=ma] to jak to wszystko działa jeśli lecimy ze stałą prędkością (opływ powietrza ma stałą prędkość, czyli przyspieszenie nie występuje)? Pytam, bo przyznam że z fizyki płynów jetem cienki

Marek, to bardzo proste Przyśpieszenie to zmiana prędkości, ale że prędkość jest wektorem, więc nie tylko zmiana jego wartości powoduje przyśpieszenie, ale i np. zmiana kierunku. Najlepiej rozumiemy to na przykładzie jednostajnego ruchu po okręgu (np. kręcenie kulką na sznureczku). W tym przypadku wektor prędkości jest styczny do okręgu (prostopadły do promienia) i ma stałą wartość (ruch jednostajny), ale w każdym momencie wektor zmienia swój kierunek (z powodu więzów ze środkiem okręgu, np. sznureczka), co powoduje przyśpieszenie i w efekcie siłę odśrodkową. Ważne jest uświadomienie sobie, że przyśpieszenie jest wektorem, który określa właśnie zmianę wektora prędkości, a nie tylko od 0 do 100'ki samochodem.

Ilustracja pomocnicza:
http://newsletter.oapt.ca/files/fig-1-new.png

Wracając do opływu profilu. Analogicznie właśnie przez krzywiznę płata powstają te lokalne przyśpieszenia, zmiany wektorów płynu (jak sobie wyobrazimy takie nieskończenie małe kosteczki tego powietrza), stąd opływ może być ustalony, o stałej prędkości, a będą przyśpieszenia i siła nośna.

A co do Bernouliego to też skorygujcie mnie jeśli się mylę.
Otóż widziałem gdzieś równanie Bernouliego sprowadzone do postaci: ciśnienie statyczne + ciśnienie dynamiczne = constans
Taka postać (o ile jest prawdziwa) pomaga mi zrozumieć różnicę ciśnienia statycznego nad i pod skrzydłem (a co za tym idzie powstanie siły nośnej). Wiąże się to z różnicą w prędkości opływu nad i pod skrzydłem. Jeżeli prędkosć nad skrzydłem jest większa to ciśnienie dynamiczne jest większe, a z równania wynika, że statyczne musi być mniejsze. Zgadza się, czy to nadinterpretacja?

Dla mnie się zgadza. Jak pisałem równanie Bernoulliego określa zasadę zachowania energii płynu. Ciśnienie też jest pewną pulą potencjalnej energii, którą możemy wykorzystać i które może ulec przekształceniu w inną. Stąd ciśnienie dynamiczne i statyczne są wymienne jak np. energia kinetczyna i potencjalna we wszystkich zadaniach z "kulkami" w liceum

Znamienne jest to, że nawet ludzie z odpowiednim wykształceniem spierają się jak powstaje siła nośna. I jak ja mam to wytłumaczyć biednym kursantom?
Chyba pójdę na studia na MEiL na polibudzie.

Spierają się tylko na forach w Internecie Żeby dwóch aerodynamików się o to kłóciło to raczej się w nigdy nie zdarzyło

[ciacholot]

U mnie siła nośna powstaje mniej więcej w momencie stawiania skrzydła. Zaraz po tym jak zrobię kilka kroków do przodu jest ona wystarczająca do zrównoważenia siły z jaką matka Ziemia przyciąga mnie wraz z całym pierdolnikiem jaki ze sobą wlokę. Wtedy odlatuję i to jest piękna chwila w moim życiu. Bez względu na to czy ktokolwiek zechce to podważyć czy nie.

[ciacholot]

W sumie sam powinienem to podważyć bo temat jest jak, a nie kiedy
Więc dopisuję: powstaje albo trochę wolniej, albo trochę szybciej

[prokopcio]

Teraz mnie natchnąłeś, żeby rozważyć temat ważniejszy patrząc ze strony bezpieczeństwa lotu - kiedy / jak siła nośna znika

[ciacholot]

Znika jak popsuje się profil, albo zniknie opływ, ale jeśli chodzi o powstawanie trochę szybciej lub trochę wolniej to był tu fajny wątek "pomarszczone nie chcą latać"

[AndRand]

Spierają się tylko na forach w Internecie Żeby dwóch aerodynamików się o to kłóciło to raczej się w nigdy nie zdarzyło

To wytłumacz mi jako nie-aerodynamikowi - czy większa różnica ciśnień powstaje podczas przepływu laminarnego górnej i dolnej powierzchni profilu wklęsło-wypukłego (jak w jednoposzyciówce) czy podczas spadochronowania gdy pod dolną powierzchnią tworzy się nadciśnienie, a nad górną jest obszar niższego ciśnienia turbulencji?
I dlaczego?

[Zbyszek Gotkiewicz]

W spadochronowaniu masz te 5-6 m/s opadania, a w locie z opływem trochę ponad jeden metr na sekundę. Czyli te ciśnienia w locie muszą być jakieś pięć razy większe w normalnym.locie.

[AndRand]

W spadochronowaniu masz te 5-6 m/s opadania, a w locie z opływem trochę ponad jeden metr na sekundę. Czyli te ciśnienia w locie muszą być jakieś pięć razy większe w normalnym.locie.

Rozumiem, że wg standardowej teorii siła nośna powstaje w wyniku różnicy ciśnień pomiędzy górną i dolną powierzchnią profilu.

Więc poprosiłem o stwierdzenie - jakie są różnice ciśnień i jakie są powody ich występowania w tych dwóch stanach lotu.

[Zbyszek Gotkiewicz]

Na profilu paralotniowym na dole też jest podciśnienie

[AndRand]

Na profilu paralotniowym na dole też jest podciśnienie

Standardowo pokazuje się takie rozkłady ciśnienia:

[uriuk]

Ale to jest profil plasko-wypukly, a glajt ma przewaznie dwuwypukly

[Zbyszek Gotkiewicz]

To może posłużyć się takim przykładem rozkładu ciśnień.
https://goo.gl/images/YzKscA

[Maciej Adamczyk]

Spierają się tylko na forach w Internecie Żeby dwóch aerodynamików się o to kłóciło to raczej się w nigdy nie zdarzyło

To wytłumacz mi jako nie-aerodynamikowi - czy większa różnica ciśnień powstaje podczas przepływu laminarnego górnej i dolnej powierzchni profilu wklęsło-wypukłego (jak w jednoposzyciówce) czy podczas spadochronowania gdy pod dolną powierzchnią tworzy się nadciśnienie, a nad górną jest obszar niższego ciśnienia turbulencji?
I dlaczego?

Wydaje mi się, że nie ma sensu tego ze sobą porównywać. Spadochronowanie nie jest normalnym stanem lotu (nigdy nie doświadczyłem tego zjawiska, ani nie widziałem także, bazuje trochę na tym, co mi się wydaje). Nie ma wtedy ustalonego opływu wokół profilu. Trochę tak jakbyś wyobraził sobie lot na kącie natarcia 90 st. Strumień napływa od dołu (wysokie ciśnienie dynamiczne i spiętrzenia), oderwanie strug na krawędziach, za skrzydłem obszar turbulentny i niskie ciśnienie. Taki układ generuje wielki opór ciśnieniowy. W składowych nie ma siły nośnej, tylko opór i siły masowe. Co do wartości to nie mam pojęcia. Trzeba by policzyć

Na profilu paralotniowym na dole też jest podciśnienie

Dla kąta natarcia 0 st. - może tak być (zależy od profilu). Dla każdego dowolnie dodatniego już nie. Na 0 st. nikt nie lata

[Zbyszek Gotkiewicz]

Kąt natarcia zero jest na speedzie. Wiem bo mierzyłem. Normalny kąt natarcia to 6-8 stopni i wtedy rzeczywiście może wystąpić na spodniej stronie profilu niewielkie nadciśnienie w przedniej części, jednak wolałbym to zobaczyć w postaci obrazka z odpowiedniego programu. Warunkiem jest rzeczywisty profil paralotniowy i rzeczywiste kąty natarcia. Wtedy okaże się że te nadciśnienia nie mają wielkiego znaczenia.

[AndRand]

Wydaje mi się, że nie ma sensu tego ze sobą porównywać. Spadochronowanie nie jest normalnym stanem lotu (nigdy nie doświadczyłem tego zjawiska, ani nie widziałem także, bazuje trochę na tym, co mi się wydaje). Nie ma wtedy ustalonego opływu wokół profilu. Trochę tak jakbyś wyobraził sobie lot na kącie natarcia 90 st. Strumień napływa od dołu (wysokie ciśnienie dynamiczne i spiętrzenia), oderwanie strug na krawędziach, za skrzydłem obszar turbulentny i niskie ciśnienie. Taki układ generuje wielki opór ciśnieniowy. W składowych nie ma siły nośnej, tylko opór i siły masowe. Co do wartości to nie mam pojęcia. Trzeba by policzyć

Siła oporu jest skierowana przeciwnie do kierunku.
A że kierunek jest pionowo w dół w przypadku spadochronowania, więc siła oporu skierowana jest pionowo w górę.
Skoro nad skrzydłem jest strefa turbulencji - no to można założyć ciśnienie atmosferyczne.
Pod skrzydłem wysokie nadciśnienie.

Dlaczego zatem skrzydło nie leci w górę?

[prokopcio]

Bo w tym przypadku tylko przy opadaniu siły się równoważą

[AndRand]

Bo w tym przypadku tylko przy opadaniu siły się równoważą

Nie bardzo się równoważą skoro opadasz -5 m/s

edit: nie jest moim celem trolowanie, a jedyne pokazanie, że myślenie w kategorii ciśnień jest wtórne. Istotne jest co powoduje przepływ generujący podciśnienie (i w jakiej skali). I jak wiemy powodem nie są cząsteczki-nierozłączki.

[prokopcio]

Bo w tym przypadku tylko przy opadaniu siły się równoważą

Nie bardzo się równoważą skoro opadasz -5 m/s

To wg Ciebie gdzie zostało choć troszkę siły niezrównoważonej ?

Mnie uczyli w szkole podstawowej tak :
Jeśli na ciało nie działa siłą lub siły równoważą się to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym ( czyli Twoje -5m/s ).
może coś w fizyce się zmieniło bo to też się zdarza.

[AndRand]

Bo w tym przypadku tylko przy opadaniu siły się równoważą

W każdym innym też gdy lecisz ze stałą prędkością pionowa i poziomą.

Żeby być skrupulatnym w terminologii - to dlaczego siła oporu równoważy ciężar dopiero na poziomie -5m/s? Skoro generuje największe nadciśnienie?
A jak wiadomo skrzydło jest w stanie lecieć -1m/s prawie bez nadciśnienia pod skrzydłem.