Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Урок 76/21. ЗНАЧЕНИЕ РАБОТ Н.Е. ЖУКОВСКОГО В РАЗВИТИИ АВИАЦИИ



Цель урока: применить получение при изучении гидродинамики знания к объяснению принципа действия пульверизатора, карбюратора, крыла самолета. Дать представление о лобовом сопротивлении.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование:

План урока: 1. Вступительная часть 1-2 мин.

2. Опрос 15 мин.

3. Ответы на вопросы 15 мин.

4. Закрепление 10 мин.

5. Задание на дом 2-3 мин.

 

II. Опрос фундаментальный: 1. Гидростатика. 2. Уравнение неразрывности. 3. Уравнение Бернулли.

Задачи:

1. Цилиндрический сосуд высотой Н полностью заполнен жидкостью. На какой высоте h необходимо пробить маленькое отверстие, чтобы дальность полета струи была максимальной?

2. Если скорость ветра над вашим домом равна 25 м/с, то какая сила действует на крышу площадью 250 м2?

3. Определите мощность воздушного потока, набегающего на электропоезд, который движется со скоростью 108 км/ч, если площадь лобовой поверхности 10 м2. Перед предметом, быстро перемещающимся в воздухе, создается область повышенного давления (молекулы не успевают разлететься в стороны). Это давление равно атмосферному давлению.

Вопросы.

1. Почему, спускаясь на лодке по реке, плывут посредине реки, а, поднимаясь, стараются держаться берега?

2. Почему пламя свечи всегда заостряется кверху?

3. Почему в устьях рек образуются мели и острова?

4. Как выгоднее самолету взлетать: по ветру или против ветра?

5. Альбатрос поднимается от поверхности воды, где скорость ветра меньше, вверх, где скорость ветра значительно выше. Почему ему это удается сделать без усилий?

6. Судно получило большую пробоину в боковой подводной части. В какую сторону оно начнет перемещаться вследствие этого?

7. В каком направлении нужно придать вращение мячу, чтобы увеличить дальность его полета?

8. Почему рифленый резаный мяч отклоняется сильнее, чем гладкий?

9. Почему иногда из отверстия прохудившегося шланга вода не вытекает, а, наоборот, в отверстие засасывается воздух?

10. Почему полет пушечного ядра был неустойчив, и его траектория сильно отличалась от расчетной траектории?

11. Можно ли изготовить прибор, который бы измерял "силу выдоха"?

12. В трубке с сужением течет вода. В ней находится пузырек воздуха. Как изменится его диаметр при прохождении узкой части трубы?

13. Как удерживается в полете воздушный змей? Зачем ему приделывают хвост?

14. Зачем в центре купола парашюта делают отверстие?

15. Почему при выпуске воды из ванны над сливным отверстием образуется воронка, а иногда и воздушный канал?

16. Как должна измениться мощность насоса, чтобы он стал перегонять через узкое отверстие в единицу времени вдвое большее количество воды?

17. Предложите конструкцию прибора для измерения скорости ветра.

 

III. Подъемная сила крыла самолета. При взаимодействии плоского крыла с потоком воздуха возникает подъемная сила и сила сопротивления. Угол, под которым воздух дует на крыло, называется углом атаки. Оптимальный угол атаки для плоского крыла лежит в пределах от 2 до 90.

 

- аэродинамическое качество.

Аэродинамическое качество выпуклого крыла значительно больше, чем плоского.

Путь воздуха сверху крыла больше, чем снизу, следовательно, сверху скорость воздуха больше. Это приводит к появлению разницы давлений и возникновению дополнительной подъемной силы.

Задача. Чему равна подъемная сила крыла, обусловленная эффектом Бернулли, если площадь крыла равна 50 м2, а скорость потока воздуха над крылом и под ним равны соответственно 320 и 290 м/с?

 

Дополнительная информация: Основная часть крыла неподвижна относительно фюзеляжа, а на задних крыльях устанавливают небольшие дополнительные крылышки-закрылки (руль высоты), руль поворота – на вертикальном оперении. Наклонить самолет вправо или влево можно с помощью элеронов, которые расположены на концевых частях основных крыльев самолета. При углах атаки 50 – 600 точка приложения суммарной аэродинамической силы совпадает с центром масс самолета, при меньших углах – находится выше центра масс (задирает нос самолета), при больших углах – ниже центра масс (опускает нос самолета). Самолет Су-27 достигает некоторого максимального угла атаки и возвращается в исходное состояние («Кобра»).

Почему падает давление при течении жидкости по трубе постоянного сечения (демонстрация)? Р1= Р2 + Fс/S. Почему за книгой, обдуваемой потоком воздуха, давление меньше (демонстрация)? Возникновение силы сопротивления. Зависимость силы сопротивления от скорости, размеров и формы тела (демонстрация).

Дополнительная информация: Лобовое сопротивление для тела сферической формы в ламинарном потоке: Fc =k , где k = 6πr , r – радиус сферы, коэффициент вязкости. При увеличении скорости тела сопротивление возрастает. При наличии турбулентности лобовое сопротивление пропорционально .

Центрифуга и осаждение частиц. Примеры: осаждение частиц на дне океана, осаждение красных кровяных телец.

F а = Fт = Fc = k , ma = Fт – Fa –Fc, a = 0, .

IV. Задачи:

1. Самолет массой т поднимается с постоянной скоростью V по прямой, угол наклона который к горизонту α. Сопротивление воздуха при движении пропорционально квадрату скорости: Fc = kV2 (коэффициент известен). Найдите силу тяги двигателя и подъемную силу (она направлена перпендикулярно скорости).

2. Дым от лежащей сигареты в начале поднимается ровной струйкой, а затем, набрав скорость, начинает клубиться. Оцените значение критической скорости потока, если длина ламинарного следа составляет около 10 см. Примите, что нагретый воздух легче холодного на 20%. Изменением температуры в процессе движения пренебречь.

3. На корпусе вентилятора имеются надписи: «W=2000 Вт, 60 м3/мин». Площадь выходного отверстия вентилятора 200 см2. Считая кинетическую энергию упорядоченного движения, приобретаемую воздухом, полезной найдите КПД использования энергии, получаемой вентилятором из электрической сети.

4. Чему равна установившаяся скорость всплытия воздушного пузырька радиусом 1 мм, в масле вязкостью 0,2 Па и с плотностью 900 кг/м3?

Вопросы:

1. Сильный ветер вздымает высоко над землей легкие предметы (сухие листья, бумагу и.д.). Почему?

2. Как получить в футболе «резаный мяч»?

3. Почему нарушается равновесие весов, если подуть под одну из чашек?

4. Почему вращающийся диск летит дальше камня при прочих равных условиях?

5. Почему флаг «полощется» на ветру?

6. Можно ли на парусной яхте в безветренную погоду перебраться на другой берег, если нет ни весла, ни двигателя?

7. При каком условии самолет может лететь «вверх колесами»?

8. Если с помощью ложки привести во вращение чай в стакане, то чаинки быстро соберутся в центре чашки. Почему?

9. Что произойдет с глубиной погружения шарика, плавающего в стакане с водой, если стакан начнет с ускорением двигаться вверх?

10. Почему в сырую погоду спуск на парашюте значительно медленнее, чем в сухую погоду?

11. Почему мяч (резиновый шарик), брошенный без начальной скорости с некоторой высоты, то подскакивает выше, то ниже, но не выше того уровня, с которого он брошен?

12. Почему над ямой в быстрой реке лед подтаивает, образуя круги диаметром до нескольких метров?

13. Правда ли, что над формированием каждого вихря (циклона, смерча) трудится вся атмосфера планеты?

V.

1. Подготовиться к выполнению контрольной работы № 7.

2. Два очень сильных и «совершенно одинаковых» спортсмена по прогнозам специалистов должны были победить в шоссейной гонке на 100 км с одинаковым временем. Но, увы, один из них пришел к финалу позже. Как потом выяснилось, к ободу заднего колеса его велосипеда злоумышленники прикрепили гайку массой 5 г. На сколько, по вашему мнению, отстал пострадавший?

3. Предложите способ измерения диаметра отверстия у иглы медицинского шприца с помощью транспортира, измерительной линейки и секундомера.

4. Оцените время вытекания воды из заполненной ванны.

5. Исследуйте зависимость между объемом дробинки и скоростью ее движения в трубке с водой.

6. Открыв кран и пустив воду, пронаблюдайте, как происходит превращение ламинарного потока в турбулентный поток.

7. Чем меньше радиус смерча, тем больше скорость его вращения. Почему? Если радиус смерча уменьшится в 10 раз, то во сколько раз возрастет его скорость; плотность; энергия; сила, действующая на 1 м2 вблизи его стенки?

8. Почему тяжело груженый плот плывет по реке быстрее, чем легкий?

9. Чайка над морем, в сносящем потоке воздуха, не двигая крыльями, может висеть над одной точкой поверхности. Ветер ее не сносит. Почему?

 

"Наблюдать, изучать, работать"

М. Фарадей