چگونگی پرواز هواپیما

هواپیما چگونه پرواز می کند ؟ تاکنون فکر کردید که هواپیما چگونه پرواز میکند ؟ وچگونه می تواند از قوانین طبیعت سرپیچی کرده و بر نیروی قدرتمند گرانش غلبه کند؟

از عصر برادران رایت مردم از یک سئوال بهت زده شده اند ...

پرواز یک پرنده در آسمان طبیعست ولی گاها سخت می شود تصور کرد که تکه های بزرگی از فلز مانند اتوبوس هوایی میتواند در هوا شناور باشد.

برای درک چگونگی پرواز هواپیما مهم است که قوانین اولیه ی فیزیک را بدانیم ؛

سه قانون حرکت نیوتن

سر آیزاک نیوتن(1642-1727) تا کنون یکی از بزرگترین دانشمندان در تاریخ بشر بوده است ،اگر چه او مدتها قبل از اختراع هواپیما از دنیا رفته بود، ولی این بدان معنا نیست که او نقش کلیدی در اختراع هواپیما بازی نمی کند!

سه قانون ساده ایی که او کشف کرد ، حاکم بر حرکت هر شی در جهان است . درک چگونگی پرواز هواپیما از سه قانون حرکت نیوتن شروع می شود. 

تعریف قانون اول حرکت :

قانون اول نیوتن می گوید یک جسم ساکن یا در حال حرکت در خط مستقیم در همان حالت باقی می ماند مگر آنکه نیروی خارجی به جسم وارد شود. این عبارت در واقع همان اینرسی است. در واقع قانون اول حالت خاصی از قانون دوم است که در آن نیروهای خارجی صفر است.

مثالی از  قانون اول نیوتن         

فرض کنید شما درون یک اتومبیل هستید که ناگهان ترمز می کند. بدن شما می خواهد به سرعت اولیه خود ادامه دهد و شما احساس می کنید که به جلو پرت می شوید و به کمربند نیرو وارد می کنید، در این زمان کمربند نیرویی به سمت عقب به شما وارد می کنید. این مثالی ملموس از قانون اول نیوتن است.

 

 

تعریف قانون دوم حرکت :

شتاب هر جسم معین با نیروی وارد بر آن نسبت مستقیم دارد. اگر تمام نیروهای وارد بر جسم f باشد و m جرم جسم باشد وa شتاب برداری باشد، رابطه ی f = ma بیان قانون دوم نیوتن است .

 

تعریف قانون سوم حرکت :

جسم (1) بر جسم (2) را F بنامیم ، اگر این دو نیرو هم اندازه ، هم راستا ودر دو سوی مخالف یکدیگرند. F = -F

 

 نیروهای وارد بر هواپیما

به منظورفهم پرواز هواپیما، باید ابتداهمهنیروهای واردبر هواپیما را بشناسیم :

نیروی لیفت ( Lift  )

نیروی وزن ( Weight )

نیروی درگ ( Drag )

نیروی تراست ( Thrust  )

 

نیروی لیفت یا برا یا بالابرنده ( Lift  ) :

برای کنده شدن یک هواپیما از روی زمین حتما باید نیروی لیفت یا بالابر ایجاد شود. لیفت نیرویی در جهت بالا است که بر اثر جریان هوا در سطح بالایی و پایینی بال به وجود می آید.

نیروی لیفت نیروی کلیدی آیرودینامیک می باشد. لیفت نیرویی است که بر خلاف جهت نیروی وزن عمل می کند. در یک پرواز وقتی نیروی لیفت و وزن با هم برابرند هواپیما در حالت تعادل و توازن قرار دارد. در این حالت اگر دیگر فاکتورهای آیرودینامیکی هواپیما ثابت باشد و تغییر نکند هواپیما نه به ارتفاعش افزوده خواهد شد و نه از ارتفاعش کم خواهد شد چرا که هر دو نیرو با هم برابرند.

نیروی وزن ( Weight ) :

یک هواپیما مانند تمام اجسام دارای جرم می باشد. وقتی که هواپیما بر روی زمین به صورت ساکن قرار دارد فقط یک نیرو به واسطه ی جاذبه ی زمین به آن وارد می شود. این نیرو، نیروی وزن نام دارد. به طور کلی نیروی وزن به دلیل نیروی گرانشی یا نیروی جاذبه ی زمین به هواپیما وارد می شود. این نیرو در تمام مدت به صورت عمودی و رو به پایین بر روی هواپیما اثر می گذارد .

نیروی درگ یا پسا یا مقاومت هوا ( Drag ) :

در خلاف جهت تراست، نیروی درگ یا پسا قرا دارد که یک نیروی در جهت عقب است. این نیرو

توسط برخورد مولکول های هوا به هواپیما حاصل می شود که باعث محدود کردن سرعت هواپیما می

شود.

نیروی درگ یا پسا نیروی مقاومت هوا است که در اثر برخورد مولوکول های هوا به هواپیما از سرعت

هواپیما می کاهد.

 

نیروی تراست یا پیشران یا جلوبرنده ( Thrust  ) :

 

برای ایجاد نیروی لیفت هواپیما باید به سمت جلو رانده شود تا هوا در سطح بالایی و پایینی بال جریان

داشته باشد و اختلاف فشار بین دو سطح ایجاد شود و هواپیما از روی زمین بلند شود. نیروی تراست یا

پیشران یک نیروی جلوبرنده و رو به جلو است که توسط موتور ایجاد می شود و هواپیما را به جلو می

راند.

نیروی تراست توسط موتور هواپیما بوجود می آید و میزان به قدرت موتور آن بستگی دارد.