How skulle du förklara Bernoulli till en nio år gammal?

14

Detta är en fråga om luftfartsprinciper som kommer från min nioåriga dotter som jag behöver hjälp med. Jag förklarade för henne principen om flygning och det faktum att du behöver luftflöde under vingen för att skapa lift och det är därför ett flygplan i en brant stigning kommer att stanna kvar etc. Så hon sa, varför inte ha två stora fans som blåsa luft över vingarna (vi talar inte om propellrarna här, utan snarare en extern fläkt för att skapa luftflöde) så det finns alltid oavbrutet luftflöde !!!! Jag är inte säker exakt hur man svarar på detta. Den bästa förklaringen jag kunde tänka att ge henne var precis som en segelbåt inte kan segla helt enkelt genom att placera en stor fläkt på båten ..... men jag tror inte att hon var övertygad.

    
uppsättning yankeemike 09.05.2014 05:33

7 svar

5

Det fungerar, men det är bara vingarna. För ett kontrollerat flyg skulle vi behöva två stora fläktar för vingarna (en för varje), två mindre fläktar för hissarna och en till roten.

Så det är 5 fans för varje flygplan.

Konceptet kontrollerad flygning kan demonstreras genom att hänga två strängar till varje modellflygplan (plast rekommenderas, modellflygplan stallar precis som riktiga planer ...). Om vi vill lägga upp eller ner, skulle vi behöva minst 3 strängar.

En annan följd av att fansen blåser luft bakåt över vingen är, på grund av åtgärd och reaktion, ett tryck som skjuter fram planet. Det är inte dåligt, planen är utformade för att gå framåt för att komma från A till B, inte skapa hiss vertikalt och sedan lägga sig ner exakt var det började.

Så kommer 5-fläktplanet ändå att gå framåt. Ingenjörer tänkte på att det är bättre att ha en fläkt, kallad "propellen", vid planetens näsa istället för 5.

    
svaret ges 24.01.2015 07:47
13

Bernoullis princip är förmodligen inte den bästa utgångspunkten för att förklara hissgenerering, speciellt om du inte först förklarar ursprunget till Bernoulli-effekten! Naïve invokationer av Bernoulli har lett till ett antal felaktiga "förklaringar" som är ganska allmänt cirkulerade, såsom tanken att luften flyter snabbare över en vings övre yta eftersom den är mer krökt så att den lägre och därigenom skapar en längre väg . Om denna förklaring var korrekt skulle pappersflygplan och inverterad flygning vara omöjligt.

Bernoullis princip är en följd av Newtons rörelsebestämmelser som tillämpas på inkompressibelt fluidflöde. För att förklara lyft kan du börja med att direkt påkalla Newton genom att observera att lyft är reaktionen på vingens nedåtgående acceleration av luftflödet runt den. Bernoulli kommer in i bilden när du kommer att beräkna förändringar i tryck och hastighet inom detta luftflöde.

Från detta perspektiv kan vi se att medan blåser luft över en vinge skulle skapa viss hiss, eftersom vingen kommer att avböja åtminstone en del av det luftflödet nedåt, skulle du få mer lyft genom att peka fläkten direkt nedåt. Det här är förstås vad en helikopter gör, och det tar mycket kraft, så vingeblåsning, som är en mindre effektiv sätt att generera hiss, skulle kräva ännu mer. Om du istället använder fläkten som propellern, behöver du bara producera tillräckligt mycket tryck för att motverka dragningen, vilket kan vara så lite som 1/50 av hissen.

    
svaret ges 09.05.2014 18:33
8

Blåsa över toppen av ett papper och det kommer att stiga upp. Det stiger upp av samma skäl som en vinge gör.

    
svaret ges 09.05.2014 09:41
4

Kör på motorvägen. Berätta för henne att hon håller armen ut genom fönstret och låtsas som om det är en flygvinge. Det kommer att vara en bra hopppunkt för att förklara hur luften flyter över armen, skapar områden med högt och lågt tryck, vilket orsakar lyft.

För att förklara högt och lågt tryck för henne, (vilket är en helt annan burk med maskar helt) blöder luft från ett cykeldäck. Även öppna en läsk kan hjälpa.

Det låter också som om du behöver förklara Newtons lagar (eller åtminstone den tredje). Det finns otaliga exempel på detta i vardagslivet. Du går på marken, marken stöder dig, etc, etc ...

Alla lär sig annorlunda. Personligen är jag en förespråkare för att lära mig genom experiment, rättegång och fel. Försök hitta nya sätt att låta henne räkna ut fysikbegreppen på egen hand genom experiment och ge sedan den akademiska förståelsen.

Vind-, hiss-, flödes- och vätskemekanik är väldigt breda begrepp som kräver förenkling i många år i inlärningsprocessen. Vilket är vad lärande är, en process. Börja små, bygg gradvis, och du kommer se resultat snabbare än du tror.

Erfarenhet: Jag har varit student för det mesta av mitt liv, så jag vet mycket om att jag inte vet mycket.

    
svaret ges 09.05.2014 07:56
4

Även om det är ganska senat, FÖR OPP: s fråga :   Vingen s nedåt tryck på luften under den är en bra start. Genom att trycka ner på en massa luft får vingen att skjutas upp. Det här är Newton # 3 och det jag kallar det naturliga fenomenet "Parade Krafter".

Jag använder exemplet att trycka ut från en båt för att hoppa till kajen. Båten flyttade sedan bort. Du kan till och med prata om att ladda båten med mer massa för att minska rörelsen för att undvika att falla in (som visat på många "roliga" videor). Ju mer massa (av båt eller luft) som skjuts, desto mindre måste den accelereras. Titta på test och göra några beräkningar du kan se denna massa av luft accelererad till cirka 30 fot per sekund för en stor flyglinje. (F = MA)

Du kan också nämna helikopterns downwash, en vanlig propellspolning eller en jetmotorblästring för exempel på "tryck på någonting och tryck på andra sidan" av Newtons # 3. Förklaringen av tryck och tryckgrader runt vingen för att uppnå detta blir längre än en 9-årig behöver förmodligen.

Men forskarna upptäckte att luften som rör sig över toppen måste kurva runt och följa den övre ytan och detta (detaljerna utelämnas) får också mer luft att tryckas ner och lägger till hissen. Detalj som förklarar varför övre ytaffekten blir mer komplex och det måste förstås innan man försöker förklara det och endast om det behövs. (Den "längre vägen" orsakar inte att den påskyndas. Den har att göra med att accelerera luften runt en kurva) Studenten kan acceptera att det finns mer att de inte förstår och kan vara nöjda med en partiell men korrekt, förklaring.

Jag är inte säker på var den stigande delen går, men det är alltid den relativa rörelsen av vingen genom luften (kallad "Relative Wind") som är viktig, inte stigningsvinkeln. Jag tror att du hänvisar till "Angle of Attack" (AOA). Detta är den vinkel som vingen gör när den möter den relativa vinden. Om näsan är pekad upp, men den flyger mer eller mindre nivå beror det på att det behövs mer lyft, USUALLY vid låg hastighet, vid flyghastighet, och därför är hissen lägre. Vid någon tidpunkt, som vinkeln på vingen pekar upp för långt, blir det släta flödet av luft över toppen turbulent. Det virvlar runt i stället för att följa vingen smidigt och detta förstör det övre flödet och en stor del av hissen. Detta kallas "stall". Det här är ett bevis på att det inte är den nedersta ytan som producerar hiss, annars skulle förlusten av jämnt flöde över toppen vara en "bryr sig inte".

Fläkten över är också en GOD idé. Detta använder det som kallas Coanda Effecten och har använts på flygplan. Den första jag var medveten om, som ungdom, var F-104 med sina små vingar. För att minska landningshastigheten (och gör den faktiskt landbar - ingen motor, inget land --- borde ut) styrde de viss motorblast luft genom noggrant utformade slitsar över vingen. Det kallades "Gränslagskontroll".

VÄNLIG, alla läsare , se dessa auktoritativa källor. De diskuterar lyft och du borde kunna anpassa delar av dem och förenkla efter behov.

Peter Eastwell Bernoulli?
länk   Som lärare tyckte han inte om vad han läste och undersökte detta för att hitta sanningen.

Weltner i PDF - "Misinterpretations of Bernoulli's Law"

länk

Jag skulle lägga upp fler länkar, men jag är begränsad. Google kan hitta dem ...

Prof Babibski @ Cambridge har en youtube video, men du måste få sina bilder från länkar under videon. XWdNEGr53Gw

Hans saknade bilder är på docs.google.com
/ File / d / 0B0JABuFvb_G_MkpBZHJmRGo3UkU / redigera usp = delning?

Han har också ett jämförbart papper på ww3.eng som heter "Senior-glider / howwingswork.pdf"

Anderson & Eberhardt AAPT-papper: "Newtonian Description of Lift of a Wing" -Reviderad 2009: på comcast.net/~clipper-108/Lift_AAPT.pdf

gifday.com har en bra animerad GIF av ett A380-test som gör att du faktiskt kan se downwash: 2012/02 / a380.gif

- Hälsningar, Challenger Learning Center Science / Technical Advisor Steve N.

    
svaret ges 24.01.2015 06:36
1

En bra demonstration av Bernoulli-principen kan göras med en ping-pongkula och en tratt.

Genom att blåsa i tratten lyfts ping-pongkulan, i motsats till vad som förväntas (inklusive för en divergerande kanal ):


Källa .

Så snart bollen går in i tratten och mellanrummet mellan bollen och trattens inre vägg minskar trycket och bollen bibehålls genom atmosfärstryck som trycker på ytan som inte utsätts för accelererad luft.

    
svaret ges 27.02.2017 02:00
0

Du kan ... och några gör ... men du går inte så fort

Ja, hon har rätt: du kan använda en motor för att blåsa på vingarna och skapa hiss på det sättet. Och den principen används på vissa flygplan, som på Lun-klassens ekranoplan .

... men bara när du tar av .

Problemet är att en stor del av motortilliten träffar vingarna, som då bromsar planet , på grund av dragningen. Den kraft du får från motorn förloras därför tillbaka på vingarna. Flygplanet skjuter mot sig själv, så det går inte upp till den hastighet som vi vill.

Så du kan berätta för henne: hon har rätt, det kan du göra så.

Men du vill inte göra det på det sättet, för när planen går fort nog att det inte behöver hjälp från motorerna för att stanna uppe ... då kan vi inte stänga av det. Och så blir hennes system bara en stor broms istället, så planet kan inte gå väldigt snabbt.

    
svaret ges 19.09.2018 18:18