โรงเรียนวัดสามัคคีธรรมาราม


หมู่ที่ 3 บ้านทุ่งอ่าว ตำบลศรีวิชัย อำเภอพุนพิน
จังหวัดสุราษฎร์ธานี 84130
โทร. 077310291

เครื่องบิน แนะนำและให้ความรู้เกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของการบิน

เครื่องบิน

เครื่องบิน การบินของมนุษย์กลายเป็นความจริงที่น่าเบื่อของชีวิตสมัยใหม่ ในช่วงเวลาใดก็ตาม เครื่องบินประมาณ 5,000 ลำ บินข้ามท้องฟ้าเหนือสหรัฐอเมริกาเพียงแห่งเดียว ซึ่งคิดเป็นจำนวนการบินขึ้นในเชิงพาณิชย์ และส่วนตัวประมาณ 64 ล้านครั้งต่อปี ลองพิจารณากิจกรรมการบินอื่นๆ ของโลก และไม่สามารถคำนวณยอดรวมทั้งหมดได้

เป็นเรื่องง่ายที่จะยอมรับฟิสิกส์ของการบิน เช่นเดียวกับวิธีที่เราใช้ประโยชน์จากมันเพื่อให้บรรลุการบิน เรามักจะมองเห็นเครื่องบินบนท้องฟ้า โดยที่ไม่มีความเข้าใจ ในหลักการที่เกี่ยวข้องมากไปกว่ามนุษย์ถ้ำ เครื่องจักรหนักเหล่านี้ ลอยขึ้นสู่อากาศได้อย่างไร เพื่อตอบคำถาม นั้นเราต้องเข้าสู่โลกของกลศาสตร์ของไหล

นักฟิสิกส์จำแนกทั้งของเหลว และก๊าซเป็นของไหล โดยพิจารณาจากลักษณะการไหลของของเหลว แต่สารเหล่านี้ล้วนอยู่ในความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ชุดเดียวกัน ในความเป็นจริงแล้ว บางครั้งการทดสอบแอโรไดนามิกขั้นพื้นฐานจะทำใต้น้ำ แก่นแท้ของเรื่องนี้คือ แม้แต่ท้องฟ้าที่สดใสก็ไม่ว่างเปล่า บรรยากาศของเราเป็นชั้นของไหลขนาดมหึมา และการประยุกต์ใช้ฟิสิกส์อย่างถูกต้องทำให้มนุษย์สามารถผ่านเข้าไปได้

เครื่องบินบินได้อย่างไร โยนก้อนหินลงทะเลก้อนหินจะจมลงสู่ก้นบึ้ง โยนหินออกจากหน้าผาและมันจะตกลงไปเช่นกัน แน่นอนว่าเรือเหล็กสามารถลอยได้ และแม้แต่เครื่องบินที่มีน้ำหนักมากก็สามารถบินได้ แต่เพื่อให้บินได้ คุณต้องใช้ประโยชน์จากแรงแอโรไดนามิกพื้นฐานทั้ง 4 ยกน้ำหนัก แรงขับ และลาก คุณอาจนึกถึงแขนทั้ง 4 ข้าง ที่จับเครื่องบินไว้กลางอากาศ โดยแต่ละข้างผลักออกจากทิศทางที่ต่างกัน

เครื่องบิน

ก่อนอื่นมาตรวจสอบแรงขับและแรงลากกันก่อน แรงขับไม่ว่าจะเกิดจากใบพัดหรือเครื่องยนต์ไอพ่น คือแรงแอโรไดนามิกที่ดันหรือดึงเครื่องบินไปข้างหน้าผ่านอวกาศ แรงแอโรไดนามิกที่ตรงข้ามกันคือแรงต้าน หรือแรงเสียดทานที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านของไหล หากคุณยื่นมือออกจากกระจกรถขณะเคลื่อนที่ คุณจะได้สัมผัสกับการสาธิตการลากในที่ทำงานแบบง่ายๆ

ปริมาณการลากที่มือของคุณสร้างขึ้นขึ้นอยู่กับปัจจัยบางประการ เช่น ขนาดของมือ ความเร็วของรถ และความหนาแน่นของอากาศ หากคุณลดความเร็วลง คุณจะสังเกตเห็นว่าแรงต้านบนมือของคุณจะลดลง เราเห็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการลดการลาก เมื่อเราดูนักเล่นสกีลงเขาในกีฬาโอลิมปิก เมื่อใดก็ตามที่พวกเขามีโอกาส พวกเขาจะหมอบลงอย่างแน่นหนา ด้วยการทำให้ตัวเองเล็กลง พวกเขาจึงลดการลากที่สร้างขึ้น ซึ่งช่วยให้รูดซิปลงเขาได้เร็วขึ้น

เครื่องบินโดยสารมักจะหดล้อลงหลังเครื่องขึ้นด้วยเหตุผลคล้ายๆ กัน นั่นคือเพื่อลดการลาก เช่นเดียวกับนักเล่นสกีลงเขา นักบินต้องการทำให้เครื่องบินมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ปริมาณแรงลากที่เกิดจากล้อที่ลงจอดของเครื่องบินเจ็ทมีมากขนาดที่ว่า ด้วยความเร็วที่แล่นไป เกียร์จะถูกฉีกออกจากเครื่องบินทันที

เพื่อให้การบินเกิดขึ้น แรงขับจะต้องเท่ากับหรือมากกว่าแรงลาก ไม่ว่าด้วยเหตุผลใดๆ ก็ตาม หากปริมาณของแรงลากมากกว่าปริมาณของแรงขับ เครื่องบิน จะลดความเร็วลง ถ้าแรงขับเพิ่มขึ้นจนมากกว่าแรงลาก เครื่องบินก็จะเร็วขึ้น เครื่องบินบินได้อย่างไร วัตถุทุกอย่างบนโลกมีน้ำหนักเป็นผลคูณของทั้งแรงโน้มถ่วง และมวล ตัวอย่างเช่น เครื่องบินโดยสารโบอิ้ง 747-8 มีน้ำหนักบินขึ้นสูงสุด 487.5 ตัน ซึ่งเป็นแรงที่เครื่องบินที่มีน้ำหนักมากดึงลงมายังโลก

แรงต้านของน้ำหนักคือแรงยก ซึ่งทำให้เครื่องบินลอยอยู่ในอากาศ ความสำเร็จนี้ ทำได้โดยการใช้ปีกหรือที่เรียกว่าแอร์ฟอยล์ เช่นเดียวกับการลาก การยกสามารถเกิดขึ้นได้ ก็ต่อเมื่อมีของไหลเคลื่อนที่อยู่เท่านั้น ไม่สำคัญว่าวัตถุจะหยุดนิ่ง และของเหลวกำลังเคลื่อนที่ เช่นเดียวกับการเล่นว่าวในวันที่มีลมแรง หรือของเหลวจะหยุดนิ่ง และวัตถุกำลังเคลื่อนที่ผ่านวัตถุนั้น เช่น เครื่องบินที่ทะยานขึ้นในวันที่ไม่มีลมแรง

สิ่งที่สำคัญคือความแตกต่างสัมพัทธ์ของความเร็ว ระหว่างวัตถุกับของไหล สำหรับกลไกการยกที่เกิดขึ้นจริง แรงเกิดขึ้นเมื่อของไหลเคลื่อนที่ถูกเบี่ยงเบน โดยวัตถุที่เป็นของแข็ง ปีกแยกกระแสลมออกเป็น 2 ทิศทาง ขึ้นและเหนือปีก และลงตามด้านล่างของปีก ปีกมีรูปร่าง และเอียงเพื่อให้อากาศที่เคลื่อนที่เหนือบิน ได้เร็วกว่าอากาศที่เคลื่อนที่อยู่ข้างใต้

เมื่ออากาศเคลื่อนที่ไหลผ่านวัตถุ และพบกับสิ่งกีดขวาง เช่น การกระแทกหรือมุมปีกที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ทางเดินของอากาศจะแคบลง และการไหลของอากาศจะเร็วขึ้น ในขณะที่โมเลกุลทั้งหมดพุ่งเข้าหากัน เมื่อผ่านสิ่งกีดขวางไปแล้ว เส้นทางก็กว้างขึ้น และไหลช้าลงอีกครั้ง หากคุณเคยบีบสายฉีดน้ำ แสดงว่าคุณได้ปฏิบัติตามหลักการนี้แล้ว

การบีบท่อช่วยจำกัดเส้นทางการไหลของของไหลให้แคบลง ซึ่งจะเร่งความเร็วของโมเลกุล ลบแรงดัน และการไหลของน้ำกลับสู่สถานะก่อนหน้า เมื่ออากาศมีความเร็วสูงขึ้น ความดันจะลดลง ดังนั้น อากาศที่เคลื่อนที่เร็วกว่าที่เคลื่อนที่เหนือปีก จึงสร้างแรงกดดันต่ออากาศน้อยกว่าอากาศที่เคลื่อนที่ช้ากว่าที่อยู่ใต้ปีก ผลลัพธ์คือ การดันลิฟต์ขึ้นในด้านพลศาสตร์ของของไหล สิ่งนี้เรียกว่า หลักการของแบร์นูลลี

นานาสาระ : ดูแลสุขภาพ เรื่องพลิกผันที่คาดไม่ถึงเกี่ยวกับ โรคเพโรนีย์ ที่ต้องรักษา

บทความล่าสุด