Без обзира да ли проучавате лет птица које пребијају крилима да се дигну у небо или дизање плина из димњака у атмосфери, можете проучити како се предмети подижу против силе гравитације да бисте боље сазнали о овим методама „лет“.
За опрему авиона и дронове који се вину у ваздух, лет зависи и од превазилажења гравитације као обрачун силе ваздуха према овим објектима још од када су браћа Вригхт изумили авион. Израчунавање силе подизања може вам рећи колика је сила потребна за слање ових предмета у ваздух.
Подигните једначину силе
Објекти који лете кроз ваздух морају да се носе са силом ваздуха која делује на њих саме. Када се објекат креће напред кроз ваздух, сила вуче је део силе која делује паралелно са протоком кретања. Подизање је, насупрот томе, део силе који је окомит на проток ваздуха или другог гаса или течности према предмету.
Вештачки авиони попут ракета или авиона користе једначину силе подизања од
Л = \ фрац {Ц_Л \ рхо в ^ 2 А} {2}
за силу подизањаЛ, коефицијент подизањаЦ.Л, густина материјала око предмета
ρ("рхо"), брзинави подручје крилаА.. Коефицијент подизања сумира ефекте различитих сила на ваздушни објекат, укључујући вискозност и компресибилност ваздуха и угао тела у односу на проток чинећи једначину за израчунавање дизања великом једноставније.Научници и инжењери обично одређујуЦ.Лекспериментално мерењем вредности силе подизања и упоређивањем брзине објекта, површине распона крила и густине течног или гасног материјала у који је објекат уроњен. Прављење графикона подизања вс. количина (ρ в2 А) / 2даће вам линију или скуп тачака података који се могу помножити саЦ.Лза одређивање силе подизања у једначини силе подизања.
Напредније рачунске методе могу одредити прецизније вредности коефицијента подизања. Постоје, међутим, теоретски начини одређивања коефицијента дизања. Да бисте разумели овај део једначине силе подизања, можете погледати извођење формуле силе подизања и како се израчунава коефицијент силе подизања као резултат ових ваздушних сила на објекту који доживљава подизање.
Извођење једначине подизања
Да бисте узели у обзир безброј сила које утичу на објекат који лети кроз ваздух, можете дефинисати коефицијент подизањаЦ.Л као што
Ц_Л = \ фрац {Л} {кС}
за силу подизањаЛ, површинаС.и динамички притисак флуидак, обично мерено у паскалима. Можете претворити динамички притисак флуида у његову формулу
к = \ фрац {\ рхо у ^ 2} {2}
да добијем
Ц_Л = \ фрац {2Л} {\ рхо у ^ 2 С}
у којимаρје густина течности иује брзина протока. Из ове једначине можете је преуредити да изведете једначину силе подизања.
Овај динамички притисак флуида и површина у контакту са ваздухом или течношћу такође у великој мери зависе од геометрије ваздуха који се преноси у ваздух. За објекат који се може апроксимирати као цилиндар као што је авион, сила треба да се протеже према телу тела. Тада би површина била обим цилиндричног тела помножен са висином или дужином предмета, што вам дајеС = Ц к х.
Такође можете тумачити површину као умножак дебљине, величине површине подељене дужином,т, такав да, када помножите дебљину пута висину или дужину предмета, добијете површину. У овом случајуС = т к х.
Однос између ових променљивих површине омогућава вам да графички или експериментално измерите како се разликују у проучавању ефекат или силе око обима цилиндра или силе која зависи од дебљине материјал. Постоје и друге методе мерења и проучавања ваздушних објеката помоћу коефицијента подизања.
Остале употребе коефицијента дизања
Постоји много других начина приближавања коефицијента криве подизања. Будући да коефицијент подизања мора да садржи много различитих фактора који утичу на лет авиона, можете га користити и за мерење угла који авион може заузети у односу на земљу. Овај угао је познат као нападни угао (АОА), представљен саα(„алфа“) и можете поново да напишете коефицијент подизања
Ц_Л = Ц_ {ЛО} + Ц_ {Л \ алпха} \ алфа
Са овом мером одЦ.Лкоја има додатну зависност због АОА α, можете поново написати једначину као
\ алпха = \ фрац {Ц_Л + Ц_ {ЛО}} {Ц_ {Л \ алпха}}
и, након експерименталног одређивања силе подизања за појединачни специфични АОА, можете израчунати општи коефицијент подизања ЦЛ. Затим можете покушати да измерите различите АОА да бисте утврдили које вредностиЦ.Л0иЦЛα најбоље би одговарао.Ова једначина претпоставља да се коефицијент дизања линеарно мења са АОА, тако да можда постоје неке околности у којима се тачније једначина коефицијента може боље уклопити.
Да би боље разумели АОА о сили подизања и коефицијенту подизања, инжењери су проучавали како АОА мења начин летења авиона. Ако графички прикажете коефицијенте подизања у односу на АОА, можете израчунати позитивну вредност нагиба, који је познат као нагиб дводимензионалне криве подизања. Истраживање је, међутим, показало да након неке вредности АОА,Ц.Л вредност опада.
Овај максимум АОА познат је као тачка заустављања, са одговарајућом брзином заустављања и максимумомЦ.Лвредност. Истраживање дебљине и закривљености ваздухопловног материјала показало је начине израчунавања ових вредности када знате геометрију и материјал ваздушног објекта.
Калкулатор коефицијента једначина и подизања
НАСА има мрежни аплет који показује како једначина лифта утиче на лет авиона. Ово се заснива на калкулатору коефицијента подизања и помоћу њега можете да подесите различите вредности брзине и угла у ваздуху предмет узима у односу на тло и површину коју предмети имају према материјалу који окружује ваздухоплов. Аплет вам чак омогућава да помоћу историјских летелица покажете како су се дизајнирани дизајни развијали од 1900-их.
Симулација не узима у обзир промену тежине ваздушног објекта услед промена у подручју крила. Да бисте утврдили какав би то ефекат имао, можете извршити мерења различитих вредности површине подручја би имала на силу подизања и израчунала би промену силе подизања коју би имале ове површине узрок. Такође можете израчунати гравитациону силу коју би различите масе имале користећи В = мг за тежину због гравитације В, масе м и константе гравитационог убрзања г (9,8 м / с2).
Такође можете да користите „сонду“ коју можете да усмерите око ваздушних објеката како бисте приказали брзину у различитим тачкама дуж симулације. Симулација је такође ограничена да се авион приближава помоћу равне плоче као брзи, прљави прорачун. Ово можете користити за приближавање решења једначине силе подизања.