Yks' pyöräilijä

Eli opetus≫

Miksi lentokone voi lentää ylösalaisin

| 0 comments

Lentokoneen siipi on muotoiltu siten, että ilma sen yläpuolella joutuu kaartamaan, joten se joutuu kulkemaan nopeammin, jotta se pysyy “paikallaan”. Bernoullin lakia

$\frac 12 v^2 + p = $vakio

seuraten siiven yläpuolle tulee pienempi paine kuin alapuolelle, siis $\Delta p = p_\text{yla} – p_\text{ala} > 0$. Paine-erosta saadaan ylöspäin suuntautuva voima, kun se kerrotaan siiven pinta-alalla.

siipi_bernoulli

Kuvassa näkyy siiven poikkipinta. Koska ilma pysyy paikallaan ja siipi liikkuu, kun ilman ja siiven suhteellinen nopeusero suurempi yläpuolella kuin alapuolella.

Jos kone lentääkin ylösalaisin, voima suuntautuu alaspäin, ja kone putoaa nopeasti alas.

Bernoullin laki on hieman monimutkaisempi on oikeasti hieman monimutkaisempi. Se juontaa Eulerin virtausopin yhtälöistä yksinkertastaen ei-pyörteisellä kentällä, konservatiivisella voimalla ja olettaen, että paine on vakio.  Niistä ei nyt — ikävä kyllä — enempää.

Jo ennen Bernoullia tai Euleria tiedettiin, miksi lenkokone pysyy ilmassa. Vuonna 530 jKr oli tiedossa asia, josta Descartes puhui ja Galileo Galilei ilmeisesti ensi kertaa mainitsi. Liikemäärän säilymislaki. Koska siipi painaa ilmaa alaspäin, pitää liikemäärän säilymislain perusteella siiven nousta ylöspäin.

siipi_liikemaara

Nyt on helppo selvittää, milloin lentokone voi lentää ylösalaisin. Riittävä(?) ehto stabiliilille lennolle on, että ilmavirtaus on yhä alaspäin.

siipi_ylosalaisinKivassa siipi ei taida olla vielä ihan riittävästi kallellaan, sillä alaspäin osoittavat liikemäärävektorit ovat pidempiä kuin ylöspäin. Bernoullin yhtälöä voi soveltaa tähänkin. Se toimii kyllä. Yhä yläkautta kulkeva ilmavirta menee pidemmän matkaan.

Muista lentokoneen paino.

Leave a Reply

Required fields are marked *.


css.php