Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Szárnyprofilra ható emelőerő kimutatása és mérése

A jellegzetes repülőgép szárnyprofilok szerepét tudjuk szemléltetni e kísérlettel, amely szintén a Bernoulli-törvény egyik gyakorlati hasznosítása. 
Megfelelő sebességű áramlás esetén, a szárny felett nagyobb az áramlási sebesség - így nyomáscsökkenés - alakul ki, amely az alatta levő nagyobb nyomásból eredően emelőerőt fejt ki. A kísérlet segít megérteni a repülés legalapvetőbb feltételét.
A papírból kialakított szárnyprofilt egy kis állványon mérleg serpenyőjébe helyezzük, majd úgy egyensúlyozzuk ki, hogy a profillal tehelt oldal kissé (2-8 g-mal) nehezebb legyen. Hajszárítóval, vízszintes irányból  kb. 40 cm-ről bocsátjuk rá a légáramlást, amelynek hatására a szárnyprofillal terhelt serpenyő megemelkedik. Ügyelni kell arra, hogy az állványt jól rögzítsük, különben felborul.
Érdemes különböző méretű és alakú szárnyprofilokkal és áramlási sebességekkel is próbálkozni, amely jó szakköri foglalatosságot jelent. Kísérletünk elrendezését az alábbi ábrán látjuk:

 

szarnyprof.jpg

Az ábra jobb oldalán két profilt rajzoltunk meg. Az alsónál a szárnyvég ívelését fokozó lehajló rész,  - a fékszárny - tovább növeli az emelőerőt. Ezt repülőgépek leszállásánál alkalmazzák, amikor célszerű minél kisebb leszállósebesség mellett biztosítani az emelőerőt .
Mérésünk során az első típusú szárnyprofilnál, kb. 7 m/s-os légsebességnél az emelőerő 5 grammos terhelést emelt meg, a második (fékszárnyas) szárnyprofilnál 10 grammot tudtunk megemelni. Tehát az emelőerő 0,05, ill 0,1 N volt. Mindkét szárnyprofil alapterülete 100 cm2, azaz 0,01 m2.
(Egy Boeing 737-es utasszállító repülőgép szárnyfelülete 105 m2, átlagos tömege mintegy 50 tonna. Ha a szárnyon fellépő emelőerőt kísérleti adatainkból a repülőgépre vonatkoztatva kiszámítjuk, a fékszárny nélküli profilnál, az 50 tonna emeléséhez szükséges erő 760 km/h sebességnél jön létre, ami megfelel a valóságnak).

Egyszerűbb a kísérlet végrehajtása, ha digitális, gramm pontossággal mérő, konyhai mérlegre helyezzük a profilt és tartóállványát. Igy az emelőerőt a nyugalmi és a megfúvás alatt mérhető súly különbségéből számíthatjuk.

Ha a szakkörben valaki jobban el akar e kérdésben mélyülni, akkor hasznát veszi az emelőerő alábbi kiszámítási módjának:

F = 0,5 * c * A * ró * v2     ahol c=egy állandó, kísérletünkben kb: 0,4,  A = szárnyfelület, ró = lev.sűrűsége
                                          v = légáramlási sebesség

Hasonló jelenségre épül a vitorlások oldalszélben való haladása is, amit egy kiskocsira szerelt, szárnyprofilhoz hasonló vitorlával szemléltethetünk, lásd az alábbi ábrát:

 

vitorlaskocsi.jpg