Презентация, доклад на тему ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ АЭРОДИНАМИКИ

БУ ПО «Мегионский политехнический колледж»,
Мегион, ХМАО-Югра
Научный руководитель: Магомедов Абдул Маграмович преподаватель физики и технической механики

БУ ПО «Мегионский политехнический колледж»

Мегион, ХМАО-ЮГРА, 2018

в том числе самолетов;
Движение самолетов вызывает познавательный интерес;
Движение самолетов вызывает личностный интерес (насколько безопасны полеты?)

шарик будет «выталкиваться» из потока силой струи, поэтому для удержания шарика в воздухе струю нужно направлять под шарик: в этом случае поток воздуха какое-то время не даст телу упасть под действием силы тяжести.

законов аэродинамики.

курса физики);
Провести практические опыты с пластиковыми шариками, имеющими отверстия различной формы, в струе воздушных потоков с целью изучения направления потока; сил, действующих на шарик в струе; высоты подъема шарика;
Рассчитать некоторые динамические характеристики тела в струе воздушных потоков;
На основе экспериментальных исследований с пластиковым шариком в струе воздушного потока объяснить причины возникновения подъемной силы крыла самолета.

вихревых структур, полученных расчетным путем на компьютерах

(ρgh + P0 = ρv2/2 + P0).

кинетической энергией движущейся жидкости) возрастает, а
статическая (обусловленная потенциальной энергией жидкости, находящейся под давлением) уменьшается.

есть динамического давления, статическое давление падает.
Гидравлическое сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости потока
Мощность увеличивается пропорционально третьей степени скорости

жидкости или газа.

Образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока.

этом дырка вращается в вертикальной плоскости)

отверстием вращение происходит не в одной и той же плоскости (с прецессией, как говорят научным языком).

вращение прекращается.

Изменение положения центра тяжести шарика относительно его геометрического центра.

по потоку

Поток «отталкивается», отклоняясь в сторону, с противоположной стороны

Шарик смещается относительно центра струи

в окружающем воздухе,
поэтому стоит только шарику сместиться, как на край, выходящий за пределы струи, начинает действовать сила, возвращающая его обратно

Pс < Pв

F

момент силы трения, закручивающий шарик.
Возникает поперечная сила (сила Магнуса), которая смещает устойчивое положение шарика относительно оси потока.

Mтр

FМ

а)

в)

б)

г)

не горизонтально,
а имеет
вертикальную компоненту.

мешает потоку оторваться от шарика

г)

m g;
сила сопротивления воздуха Fс = kρv2S;
вертикальная составляющая силы Магнуса FМ ≈ ρd2v2sin β;
k — коэффициент сопротивления, зависящий от формы тела,
ρ — плотность воздуха,
v - скорость набегающего потока,
S — площадь лобового сечения шарика.

Некоторые оценки опытов.

Fт

FМ

Fс

импульса

Сечения струи выразим через высоты h1 и h2 и угол расхождения струи β

Высота подъема шарика

h1 и h2 - высота струи,
β - угол расхождения струи
d - диаметр шарика
h1 — сечение струи на выходе из трубы,
v1 - скорость струи на выходе из трубы

трех причин:
1) особой формы крыла,
2) его положения относительно набегающего потока воздуха – «угла атаки»;
3) скорости полета.

следствия;
Существенно:
Зависимость давления от скорости потока;
Зависимость давления от сечения потока;
Зависимость сопротивления от скорости потока;
Эффект Магнуса: возникновение силы, направленной перпендикулярно направлению потока.

без дырки висит точно на оси потока и не вертится, т.к. давление в струе меньше, чем в окружающем воздухе;
У шарика со смещенным отверстием вращение происходит не в одной и той же плоскости (с прецессией);

вызван вертикальной компонентой силы Магнуса;
Аналогично, пилот самолета имеет возможность влиять на угол атаки крыла и скорость полета самолета, изменяя форму крыла.

19 см
что согласуется с экспериментальными данными.

устойчиво, как и шарик в струе фена.

метода дискретных вихрей [Текст]/ С. М. Белоцерковский, А. С. Гиневский. - М.: Наука, 2014. – С. 147.
Белоцерковский, С. М. О моделировании на ЭВМ турбулентных струй и следов методом дискретных вихрей [Текст]/ С. М. Белоцерковский. - М.: Наука, 2012. - С. 246-248.
Белоцерковский, С.М. Компьютерная концепция вихревой турбулентности [Текст]/ С.М. Белоцерковский, А.С. Гиневский // Белоцерковский, С.М. Нелинейная механика. Т. 3. - Изв. вузов. - 2015. - С. 72-93.
Кузьмин, С. Шарик с дыркой в струе пылесоса. [Текст]// Квант. – 2008. - № 2. – С. 23-25.
Кухлинг, Х. Справочник по физике [Текст]/ Х. Кухлинг. - М.: Мир, 2015 – С. 247-265; 423.