وبلاگ

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه هواپیماهای عظیم‌الجثه می‌توانند در هوا بمانند؟ در حالی که ممکن است شبیه جادو به نظر برسد، اصول پشت پرواز ریشه در فیزیک بنیادی دارد. ناسا آزمایش‌های ساده‌ای را با استفاده از وسایل روزمره مانند بادکنک، توپ‌های کوچک، فن و کرونومتر توسعه داده است تا چهار نیروی وارد بر هواپیما را نشان دهد: وزن، رانش، پسا و بالابر.

پرواز را به عنوان یک عمل متعادل‌سازی مداوم بین چهار نیروی رقابتی تصور کنید. درک رابطه آنها راز چگونگی پرواز هواپیماها را آشکار می‌کند.

• وزن: این نیروی گرانشی زمین بر روی هواپیما است که همیشه به سمت پایین عمل می‌کند. هر چه هواپیما سنگین‌تر باشد، وزن بیشتر است. برای غلبه بر وزن، هواپیما به نیروی بالابر کافی نیاز دارد.
• رانش: نیروی محرکه رو به جلو که معمولاً توسط موتورها تولید می‌شود. رانش بیشتر به معنای شتاب سریع‌تر است. یک بادکنک ساده این را نشان می‌دهد: هنگامی که رها می‌شود، هوای خارج شده رانشی ایجاد می‌کند که بادکنک را به جلو می‌راند.
• پسا: مقاومت هوا که با حرکت هواپیما مخالفت می‌کند. پسا با سرعت افزایش می‌یابد و به شکل هواپیما و چگالی هوا بستگی دارد. طرح‌های آیرودینامیکی پسا را به حداقل می‌رسانند، درست مانند نحوه حرکت سریع‌تر ماشین‌های شیک در هوا. این را با غلتاندن یک توپ در هوا در مقابل آب آزمایش کنید - مقاومت بیشتر در آب باعث می‌شود توپ به طور قابل توجهی کندتر شود.
• بالابر: نیروی رو به بالا که با وزن مقابله می‌کند. بال‌ها از طریق سطح بالایی منحنی خود (شکل ایرفویل) بالابر ایجاد می‌کنند. با عبور هوا از روی بال، هوای سریع‌تر در بالا فشار کمتری نسبت به هوای کندتر در زیر ایجاد می‌کند و باعث ایجاد بالابر رو به بالا می‌شود. سعی کنید یک ورق کاغذ را به دهان خود بگیرید و به سمت بالا فوت کنید - کاغذ بالا می‌رود و بالابر را در عمل نشان می‌دهد.

مواد آموزشی ناسا شامل آزمایش‌های جذابی است که این مفاهیم را برای یادگیرندگان جوان ملموس می‌کند. کودکان با استفاده از وسایل خانگی می‌توانند مشاهده کنند که چگونه اشکال مختلف بر پسا تأثیر می‌گذارند یا چگونه وزن بر سرعت سقوط تأثیر می‌گذارد. این فعالیت‌ها اصول انتزاعی را از طریق کشف تعاملی به درک عینی تبدیل می‌کنند.

درک این نیروها پدیده‌های کلیدی هوانوردی را توضیح می‌دهد. هواپیماها در هنگام برخاستن شتاب می‌گیرند تا بالابر کافی برای غلبه بر وزن ایجاد کنند. طرح‌های بال‌های منحنی، راندمان بالابر را به حداکثر می‌رسانند. این دانش اساس طراحی هواپیماهای ایمن‌تر و کارآمدتر را تشکیل می‌دهد.

دفعه بعد که هواپیمایی را در آسمان می‌بینید، نیروهای نامرئی در حال کار را در نظر بگیرید - فیزیک قابل توجهی که پرواز را ممکن می‌سازد در اطراف ما است.