Накамура Кандзи - Почему самолеты летают

...........................................................................

8

122
124
126
128
130
131

Почему
самолёты
умеют летать

Воздух не станет поддерживать самолёт сам по себе

РАВНОВЕСИЕ ЧЕТЫРЁХ СИЛ Д ЛЯ АВТОМОБИЛЯ И ДОРОГИ, Д ЛЯ САМОЛЁТА И ВОЗДУХА

Равновесие
сил

10

Автомобиль стоит неподвижно на дороге благодаря тому, что вес
автомобиля, с которым он давит на дорогу, и сила противодействия от дороги, называемая силой нормальной реакции, уравновешивают друг друга.
В том случае, если автомобиль едет с постоянной скоростью, сила,
тянущая вперёд, создаётся двигателем, и, кроме того, существует
сила, направленная противоположно направлению движения, называемая сопротивлением и включающая силу трения колёс об
дорогу, сопротивление воздуха и др. Равнодействующая этих сил
равна нулю, поскольку автомобиль не разгоняется и не тормозится;
при этом говорят о том, что эти силы уравновешивают друг друга.
Итак, для движущегося автомобиля существует равновесие
четырёх сил: силы тяжести, силы противодействия дороги, силы,
тянущей его вперёд, и сопротивления.
И в случае самолёта совершенно аналогично автомобилю имеется равновесие четырёх сил, но воздух, в отличие от дороги, поддерживать самолёт не станет, если ничего не предпринимать. Для того
чтобы уравновесить силу тяжести, необходимо опираться на воздух.
Для этого нужны крылья.
Силу, создаваемую крыльями, называют подъёмной силой,
и для ее создания самолёт должен двигаться вперёд. Другими словами, он делает это не только с целью перемещения, то также и для
создания подъёмной силы. Именно благодаря тому, что он двигается вперёд и крылья разрезают воздух, и возникает (в результате
противодействия воздуха) подъёмная сила.
Для самолёта силу, толкающую вперёд и создаваемую двигателем, называют тягой, а силу сопротивления воздуха — сопротивлением, и совершенно аналогично автомобилю в случае полёта на постоянной высоте с постоянной скоростью сила тяжести
и подъёмная сила равны между собой по величине; и то же самое
можно сказать о тяге и сопротивлении воздуха.
Важной технической характеристикой самолёта является аэродинамическое качество. В случае если подъёмная сила равна
250 т, а сила сопротивления — 14 т, аэродинамическое качество,
равняющееся отношению подъёмной силы к тяге, составит 18. Это
означает, что для полёта этому самолёту достаточно тяги, равной
одной восемнадцатой его веса.

1
Почему самолёты умеют летать

Равновесие четырёх сил при движении автомобиля
с постоянной скоростью
Сила нормальной реакции: 1000 кг

Тяга: 35 кг

Сила трения +
сопротивление воздуха: 35 кг

Сила тяжести：1000 кг
Сила, двигающая автомобиль с постоянной скоростью,
составляет примерно 1/30 его веса

Равновесие четырёх сил при полёте самолёта с постоянной скоростью
Аэродинамическое подъёмная сила
=
качество
сопротивление

Тяга: 14 т

Подъёмная сила: 250 т
Сопротивление:
14 т

Аэродинамическое 250
=
качество
14
≈ 18
Сила тяжести: 250 т
Отсюда видно, что сила, заставляющая самолёт лететь с постоянной
скоростью, составляет примерно 1/18 от его веса

11

Причина того, что присоска прилипает к плитке в ванной комнате

ИССЛЕДУЕМ СИЛЫ ВОЗДУХА ( ЧАСТЬ 1)

Равновесие
сил

Чтобы определить подъёмную силу, поддерживающую самолёт,
мы сначала попробуем выяснить, какое примерно давление создаёт
воздух.
Если погрузить руку в воду, то в ней возникнет ощущение сдавливания. Эта сила называется статическим давлением. Если вы
опустите руку в проточную воду, то почувствуете, как сила течения
воздействует на руку, сдвигая ее с места. Эту силу называют динамическим давлением, и, если говорить сложным языком, динамическое давление имеет касательную (тангенциальную) составляющую, величина которой зависит также от ориентации ладони
и от ее формы в направлении потока воды. В этом можно несложно
убедиться, взглянув на карпа, который спокойно остаётся на одном
и том же месте в реке, легонько отклоняя поток воды хвостом.
Воздух, как и вода, относится к так называемым текучим средам, поэтому определения и статического, и динамического давлений здесь будут такими же. В некоторых случаях можно ощущать
динамическое давление, например при ветре, но статическое давление воздуха мы почувствовать не можем. Это происходит, потому
что давление внутри --">