בערוץ
 
 
 
 
 
 
 
 
מה מחזיק מטוסים באוויר? (רמז: לא מה שחשבתם) 
 
 
בלדד השוחי

איך טס המטוס? בלדד השוחי מספר לכם את ההבדל בין מה שלמדתם בבית על תפקיד הכנפיים, לבין ההסבר הנכון

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
שלום שמי חנא,

השאלה שלי היא : איך המטוס טס? ואיך הוא בנוי ?

תודה
 
שלום חנא,

הקונץ של המטוס הוא הכנפיים שלו. תפקידן פשוט - הן צריכות לדחוף את המטוס כלפי מעלה, לעזור לו להתגבר על כח-המשיכה ולעוף. לפנייך שני הסברים לדרך פעולתן: ההסבר הראשון הוא זה שנלמד בבתי-הספר. ההסבר השני הוא ההסבר הנכון.
 

עקרון ברנולי

של זרימת האוויר מעל ומתחת לכנף של מטוס. המסלול העליון ארוך יותר
 של זרימת האוויר מעל ומתחת לכנף של מטוס. המסלול העליון ארוך יותר   
כשמטוס נע קדימה, אוויר זורם מעל לכנף ומתחתיה. הצד התחתון של הכנף ישר, והאוויר זורם על פניו מתחילת הכנף ועד לסופה בדרך הקצרה ביותר. הצד העליון של הכנף עקום, והאוויר שזורם על-פניו צריך לעשות דרך ארוכה יותר.
 
 
פרודות אוויר סביב כנף. המרחק בין הפרודות למעלה גדול מהמרחק למטה
 פרודות אוויר סביב כנף. המרחק בין הפרודות למעלה גדול מהמרחק למטה   
כדי שהאוויר מעל לכנף יספיק לעבור את הדרך הארוכה הזו, הוא חייב לנוע במהירות יותר גבוהה מהאוויר שזורם מתחת לכנף. וכאן נכנס לתמונה עיקרון ברנולי (Bernoulli). עקרון ברנולי אומר שככל שאוויר נע מהר יותר, הלחץ שלו נמוך יותר. מכאן נובע: אם לחץ האוויר מעל הכנף נמוך יותר מאשר מתחת לכנף - הכנף נדחפת מעלה בכח לחץ-האוויר.

דרך ציורית לחשוב על זה היא דימוי של כביש. כשהתנועה זורמת במהירות, המרחק בין המכוניות גדול, אבל ככל שמהירות המכוניות יורדת, המרחק בין מכונית למכונית קטן (בתוך פקק תנועה המכוניות כמעט צמודות זו לזו).

בדומה, פרודות האוויר מתחת לכנף זזות לאט (יחסית) ונמצאות קרובות זו לזו, אבל אלו שמעל לכנף צריכות להתפרש על מרחק גדול יותר, ונוצרים ביניהן רווחים גדולים. הפרודות הצפופות למטה דוחפות את הכנף אל הרווחים שבין הפרודות מעליה.
 
לא עובד
 לא עובד   
זה הסבר יפה מאד, אבל יש בו כמה בעיות. לדוגמא: מי אמר שאוויר שעושה דרך ארוכה יותר חייב גם לעשות אותה יותר מהר? איך זה שמטוסים מסוימים יכולים לטוס במהופך? איך טיסן מנייר טס עם כנף ישרה לגמרי? ולמה לא מעצבים כנפיים שחלקן העליון גלי - הרי כך ניתן להאריך את הדרך שהאוויר עושה אפילו יותר?
 
מסתבר שעקרון ברנולי אמנם עובד, אבל אם נשתמש בנוסחאות של ברנולי עצמו, נגלה שהוא מעניק לכנף ממוצעת קילוגרמים בודדים של כח עילוי בלבד - בפירוש לא מספיק כדי להרים מטוס באוויר. ובכל-זאת, ההסבר הקלוקל הזה עדיין נלמד בבתי-ספר בארץ ובעולם. עדות לכך שאנשים נוטים לקבל תשובות "מדעיות" בלי יותר מדי בעיות, אפילו אם הן לא ממש הגיוניות.
 

אפקט קואנדה

כנף מטוס עוברת דרך פרודות האוויר ומושכת אותן מטה
 כנף מטוס עוברת דרך פרודות האוויר ומושכת אותן מטה   
ההסבר האמיתי פשוט בהרבה, והוא נשען על אפקט קואנדה, אפקט שהזכרתי בתשובתי בעניין וילון המקלחת. אפקט קואנדה הוא נטייתו של אוויר להיצמד לפני השטח של המשטח שעל-פניו הוא זורם (כדי לראות איך עקרון קואנדה מצמיד זרם של מים לקערה אתם מוזמנים לצפות בסרט הבא). הקימור של כנף המטוס מושך (בעזרת אפקט קואנדה) את האוויר כלפי מטה, בדיוק כפי שהקערה בסרטון מושכת את קילוח המים שמאלה.
 
שימו לב לשובל האוויר שנשאר מתחת למטוס
 שימו לב לשובל האוויר שנשאר מתחת למטוס   
בכל-פעם שמשהו מפעיל כח על משהו אחר, המשהו האחר מפעיל כח בחזרה. זה נקרא החוק השלישי של ניוטון, וזה העיקרון המניע מאחורי כל רקטה. הרקטה דוחפת גזים לוהטים בכח רב אחורה, ובתגובה הגזים דוחפים את הרקטה קדימה. באותו אופן כנף המטוס מושכת את האוויר החולף על פניה כלפי מטה, ובתגובה האוויר מושך את הכנף כלפי מעלה.
 
כך מטוס מרקיע לשחקים, וכך אנו שוב למדים לא לקבל דברים כמובן מאליו. אפילו (ואולי בעיקר) דברים שמלמדים בבית-הספר.


בלדד השוחי

גם לכם יש שאלה? שלחו אותה לבלדד, השוחי שיודע הכל
אימייל:bildad@nana.co.il
 
 
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ ilan @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
 
 

כל הזכויות שמורות 2011 © נענע 10 בע"מ
 
 
 
 
כל הזכויות שמורות © Nana10 בע"מ
Video powered by