آموزشی.اطلاعات مفید علمی . سوال های درسی . تدریس ریاضی

نیروهایی پرواز هواپیما

تاریخ:جمعه 16 آبان 1393-09:27 ق.ظ


نیروی گریز از مرکز

فاصله جسم رها شده از ارتفاع

نیروی گرانشی زمین(جاذبه) -ارتفاع

شتاب ناشی از جاذبه زمین

نیروی وزن

سرعت متوسط

اگر نیروها جفت ومخالف هم هستند چرا هر چیزی میتواند حرکت کند؟

قانون سوم نیوتن - عمل وعکس العمل - کنش و واکنش

قانون دوم نیوتن :شتاب

قانون اول نیوتن

چهار نیرویی که باعث پرواز می شوند

نیروی برآیند چه می کند؟

برایند نیرو نیروهای نامتعادل




www.fathi5.mihanblog.com معلم 5 فتحی
بر هواپیمائی كه در حال پرواز یك‌نواخت و مستقیم است چهار نیرو وارد می‌شود:


نیروی پیش‌رانش
(thrust) كه هواپیما را به جلو می‌برد.

نیروی برآر
(lift) ناشی است از شكل بال هواپیما و سرعت هواپیما و همچنین زاویه قرار گیری بال هواپیما نسبت به جریان هوا و هواپیما را به بالا می‌برد.
نیروی پسار
(drug) یا نیروی مقاوم هوا كه جهت آن رو به عقب هواپیما است و همواره در مقابل نیروی پیش رانش قرار دارد و مقدار آن بستگی به شكل بال هواپیما و سرعت هواپیما و همچنین زاویه قرار گیری بال هواپیما نسبت به جریان هوا دارد.
نیروی وزن
(weight) كه هواپیما را به پائین می‌كشاند.
وزن نیرویی است که جهت و راستای آن همواره به سمت مرکز کره زمین می‌باشد. کمیت یا مقدار وزن به جرم تمامی اجزای هواپیما به اضافه میزان سوخت و هرگونه بار دیگر هواپیما (از قبیل سرنشینان ، چمدانها ، محموله و غیره) بستگی دارد. این وزن در سرتاسر هواپیما توزیع می‌گردد، با این وجود می‌توانیم چنین تصور کنیم که وزن جمع شده در نقطه‌ای به نام مرکز ثقل عمل می‌کند.

هواپیما در زمان پرواز حول مرکز ثقل تغییر زاویه می‌دهد. در پرواز دو مسئله عمده وجود دارد؛ اعمال نیروی متقابل برای غلبه بر وزن یک شی و کنترل آن شی در زمان پرواز. هر دوی این مسایل وابسته به وزن آن جسم و محل قرارگیری مرکز ثقل می‌باشند. در حین پرواز مادامی که سوخت هواپیما مصرف می‌شود، وزن هواپیما دائماً تغییر می‌کند، بدین ترتیب نحوه‌ی پراکندگی وزن کل و محل مرکز ثقل نیز عوض می‌شود. از اینرو خلبان بر آن است که برای حفظ تعادل و تنظیم هواپیما پیوسته فرامین را کنترل و تنظیم نماید. نیروی پیش‌رانش در خلاف جهت نیروی پسار است و نیروی وزن هواپیما در خلاف جهت نیروی برا قرار دارد. اگر نیروی پیش‌رانش بزرگ‌تر از نیروی پسار یا مقاومت هوا نباشد هواپیما دچار واماندگی خواهد شد و همچنین برای پرواز باید نیروی برآر از نیروی وزن بیشتر باشد تا هواپیما بتواند از زمین بلند شده و پرواز كند. وزن هواپیما ثابت است (بدون در نظر گرفتن وزن سوخت) ولی در شرایط مختلف پرواز نیروهای دیگر (نیروی برار و نیروی پسار و نیروی پیش‌رانش) ممكن است تغییر نمایند. مثلاً در هنگام اوج گیری كه زاویه هواپیما نسبت به افق بیشتر است نیروی پسار هم بیشتر خواهد بود. اگر توان موتور یا نیروی پیش‌رانش نتواند نیروی پسار ایجاد شده در اثر افزایش زاویه پرواز هواپیما را جبران كند، هواپیما دچار واماندگی خواهد شد. همچنین نیروی برار هم با افزایش سرعت هواپیما افزایش خواهد یافت و با ارتفاع گرفتن هواپیما در اثر رقیق شدن هوا (در صورت ثابت بودن سرعت هواپیما) كاهش می یابد.
هنگامی که هواپیما با سرعت وشتاب ثابت در پرواز است:
 در سطح پرواز، نیروی بالابرنده= نیروی وزن ونیروی رانش=نیروی مقاومت
هنگام یک پرواز باسرعت ثابت، به طور دینامیکی همه نیروها : ،جلوبرنده، مقاومت، بالابرنده، ووزنبر هواپیما تاثیر دارد دارد.
اگر نیروی بالابرنده بیشتر از وزن باشد هواپیما سرعت شتاب بیشتر خواهد بود.
اگر نیروی جاذبه بیشتر از بالابرنده شد ،هواپیما روبه پایین خواهد امد
اگرنیروی جلوبرنده بیشتراز نیروی امقاومت شد ،هواپیما روبه جلو می رود.
اگر نیروی امقاومت بیشتر از نیروی جلوبرنده شد هواپیما کاهش  شتاب خواهد داشت.

شتاب بهترین تعریف برای قانون دوم نیوتن است .

دوم نیوتن :شتاب

رابطه بین نیروی وزن ونیروی جلوبرنده هوپیما به وسیله طراح پواپیما تعیین می شود. که بستگی به نوع  ماموریت هواپیما
دارد. منظور اینکه ایانوع هواپیما باربری ،مسافر بری ،یا جنگی است.
اگر منظور اینست که هواپیما بیشتر اوج بگیرد باید نیروی جلوبرنده بیشتر از نیروی وزن باشد.که در طراحی متفاوت است .در هواپیما های کوچک باید نسبت نیروی وزن به  نیروی رانش  10 به1   باشد.
  الف)نیروی جلو برنده  مخالف نیروی  مقاومت  است. موتور هواپیما نیروی جلوبرنده را ایجادکرده ورو به جلو می برد.

(نیروی وزن   برای یک گلایدر(هواپیمای بی موتور)جلوبرنده را تولید می کند)
موتور ها هوای جلورا به عقب می رانند و باعث جلوراندن هواپیما می شوند.   این نیروی  دوتایی همیشه مساوی  وموافق نیروی سوم نیوتن است. وقتی نیروی جلوبرنده بیشتر از نیروی وزن باشد  شتاب هواپیما  طبق قانون دوم نیوتن  بیشتراست
 وقتی هواپیما با سرعت ثابت در حال پرواز است نیروی جلو برنده   = ونیروی وزن= بالابرنده
 
 ب)نیروی پسار(مقاومت )خلاف جهت جلوبرنده است.تصورکنید که دست شما بیرون از پنجره ماشین باشد ودست شما درحال پرواز باشد.نیرویی دست شما را به عقب( می کشد) ودست شما بادرا فشارمیدهد وباد هم دست شما را خلاف جهت فشار میدهد .
 قانون سوم اسحاق نیوتن می گوید نیروی دست شما که به هوا  فشار وارد می کند = فشاری است که هوا به دست شما وارد می کند. وقتی هواپیما با سرعت ثابت پرواز میکند نیروی وزن=نیروی بالابرنده است. وقتی موتورهای هواپیما کارنکند نیروی پسا(مقاومت) باعث میشود که هواپیما شتاب کمی داشته وروبه پایین بیاید که =قانون دوم نیوتن است.

دوم نیوتن :شتاب

ساق های پرنده وچرخهای هواپیما  کار نیروی مقاومت را می کند.


ج) نیروی بالا برنده خلاف جهت نیروی وزن است.قانون سوم نیوتن و قانون برنولی  نیروی بالا برنده را  توضیح میدهد.
یک هواپیما که روی باند نشسته  نیروی بالا برنده ندارد،امانیروی وزن دارد. نیروی بالا برنده متناسب با مربع شتاب یک هواپیما  وهرچه که سرعت بیشتر شد نیروی بالا برنده افزایش می یابد. وقتی هواپیما روبه جلو  حرکت کرد
نیروی بالا برنده هم افزایش می یابد تا مساوی نیروی وزن شود وقتی این دو نیرو مساوی شدند هواپیما می تواند پرواز کند.
هنکام پرواز اگر سرعت ثابت باشد این دو نیرو هم مساوی خواهند بود
وقتی هواپیما اوج می گیرد ورو به بالا میرود نیروی بالا برنده بیشتر از نیروی وزن است. (قانون دوم نیوتن)

در مقایسه اگر  نیروی وزن = بالا برنده شد سرعت ثابت است.(قانون سوم نیوتن)

تصور کنید که مچ دست شما خارج از پنجره ماشین در حال حرکت باشد.شما اندکی دست خودرا کج می کنیدنیروی بالا برنده دست شمارا روبه بالا میبرد (دقیقا نیروی بالا برنده عمود برنیروی جلوبرنده  است. 
وقتی سرعت ثابت باشد نیروی بالا برنده = وزن است. وقتی سرعت  هواپیما  کم شد نیروی بالابرنده هم کم خواهد شد وهواپیما کمی کج می شود.که عواملی مثل  تغییرسرعت هوا (مقاومت هوا)یا  تغییر زاویه برای حمله هوایی است.
 چرا هواپیما در ارتفاع بالا میرود وصعود می کند.
یک حقیقت خنده دار : غاز ها وپرنده ها  در پرواز به شکل خاصی  زاویه وار پرواز می کنند زیرا  راس   نیروی بالا برنده  در عقب پرنده ایجاد می کند.
  د)  نیروی وزن خلاف جهت نیروی بالابرنده است.
اگر هواپیما سرعت وشتاب یکنواخت در حال پرواز باشد نیروی وزن=نیروی بالابرنده.
در مقایسه هواپیما سنگین وسبک هنگام بلند شدن باید نیروی بالابرنده افزایش یابد تا در بلند شدن مشکلی پیش نیاید. 
هواپیما های سبک نیروی جلوبرنده کمتری لازم دارد پس هنگام طراحی سعی میشود که هواپیما سبکتر باشند.
نیروها مخالف هم در پرواز هواپیما دو به دو با هم مساوی خواهند شد زمانی که با شتاب ثابت در پرواز باشد

 
 اما همیشه در پرواز نیروها مساوی نیستند. زمانی که هواپیما در حال اوج گرفتن است نیروی وزن مساوی با جزئی ا ز نیروی بالا برنده وجزئی از نیروی جلوبرنده مساوی می شود. در پرواز  طبق قانون دو نیوتن  نیروی  فشار هوا برهواپیما مساوی نیرویی که هواپیما بر هوا وارد می کند.
و اگر یک هواپیما به طور مستقیم در پرواز باشد، درشکل ،نیروی جلوبرنده= نیروی وزن (پسا)
 
مترجم عفت فتحی باغبادرانی



علم اموختن بر هر مرد و زن مسلمان واجب است
نظرات() 
یکشنبه 5 دی 1395 09:25 ق.ظ
باتشکر
یکشنبه 13 اردیبهشت 1394 06:47 ب.ظ
سپاس، موفق باشی عزیز
پاسخ عفت فتحی باغبادرانی :
فرشاد
یکشنبه 9 فروردین 1394 01:55 ب.ظ
دست شما درد نکنه


شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic