दरअसल, यह एक चमत्कार जैसा लगता है। एक पंख वाली मशीन जिसका वजन दसियों और यहां तक कि सैकड़ों टन है, गुरुत्वाकर्षण को पार करते हुए, आसानी से उड़ता है और एक पक्षी की तरह आकाश में उड़ता है। वह कौन सी ताकत है जो उसे हवा में रखती है?
निर्देश
चरण 1
इतिहास का हिस्सा
1738 में स्विस वैज्ञानिक डेनियल बर्नौली ने उनके नाम पर एक कानून विकसित किया। इस नियम के अनुसार, किसी द्रव या गैस की प्रवाह दर में वृद्धि के साथ, उनमें स्थिर दबाव कम हो जाता है और इसके विपरीत, गति में कमी के साथ यह बढ़ जाता है।
1904 में, रूसी वैज्ञानिक एन.ई. ज़ुकोवस्की ने गैस या तरल के समतल-समानांतर प्रवाह में पिंड पर अभिनय करने वाले भारोत्तोलन बल पर एक प्रमेय विकसित किया। इस प्रमेय के अनुसार, गतिमान तरल या गैसीय माध्यम में स्थित एक पिंड (पंख) एक भारोत्तोलन बल के अधीन होता है, जिसका मूल्य माध्यम और शरीर के मापदंडों पर निर्भर करता है। ज़ुकोवस्की के काम का मुख्य परिणाम लिफ्ट गुणांक का सूत्र था।
चरण 2
भारोत्तोलन बल
हवाई जहाज का विंग प्रोफाइल विषम है, इसका ऊपरी हिस्सा निचले हिस्से की तुलना में अधिक उत्तल है। जब विमान चलता है, तो पंख के ऊपर से गुजरने वाले वायु प्रवाह की गति नीचे से गुजरने वाले प्रवाह की गति से अधिक होती है। इसके परिणामस्वरूप (बर्नौली के प्रमेय के अनुसार) वायुयान के पंख के नीचे का वायुदाब पंख के ऊपर के दाब से अधिक हो जाता है। इन दबावों में अंतर के कारण, एक उठाने वाला बल (Y) उत्पन्न होता है, जो पंख को ऊपर की ओर धकेलता है। इसका मूल्य है:
वाई = साइ * पी * वी² * एस / 2, जहां:
- Cy - लिफ्ट का गुणांक;
- पी माध्यम (वायु) का घनत्व किग्रा / मी³ में है;
- एस - एम² में क्षेत्र;
- V, m/s में प्रवाह वेग है।
चरण 3
विभिन्न शक्तियों के प्रभाव में
हवाई क्षेत्र में गतिमान वायुयान पर कई बल कार्य करते हैं:
- विमान को आगे बढ़ाने वाले इंजन (प्रोपेलर या जेट) का जोर बल;
- ललाट प्रतिरोध पीछे की ओर निर्देशित;
- पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल (विमान का भार), नीचे की ओर निर्देशित;
- प्लेन को ऊपर की ओर धकेलते हुए लिफ्ट करें।
लिफ्ट और ड्रैग का मान विंग के आकार, हमले के कोण (वह कोण जिस पर प्रवाह विंग से मिलता है) और वायु प्रवाह के घनत्व पर निर्भर करता है। उत्तरार्द्ध, बदले में, विमान की गति और वायुमंडलीय वायु दाब पर निर्भर करता है।
चरण 4
जैसे ही विमान तेज होता है और इसकी गति बढ़ती है, लिफ्ट बढ़ जाती है। जैसे ही यह विमान के वजन से अधिक होता है, यह ऊपर की ओर उड़ जाता है। जब वायुयान एक नियत गति से क्षैतिज रूप से गति करता है तो सभी बल संतुलित होते हैं, उनका परिणामी (कुल बल) शून्य होता है।
विंग का आकार इस तरह चुना जाता है कि ड्रैग जितना संभव हो उतना कम हो और लिफ्ट जितना संभव हो उतना ऊंचा हो। यात्रा की गति और विंग क्षेत्र को बढ़ाकर लिफ्ट को बढ़ाया जा सकता है। गति जितनी अधिक होगी, पंख क्षेत्र उतना ही छोटा हो सकता है और इसके विपरीत।
