Isi
- Persamaan Gaya Angkat
- Angkat Derivasi Persamaan
- Penggunaan Koefisien Angkat Lainnya
- Kalkulator Persamaan dan Angkat Koefisien
Apakah Anda sedang mempelajari penerbangan burung yang mengepakkan sayapnya untuk naik ke langit atau naiknya gas dari cerobong asap ke atmosfer, Anda dapat mempelajari bagaimana benda-benda mengangkat diri melawan kekuatan gravitasi untuk mempelajari lebih baik tentang metode "penerbangan" ini. "
Untuk peralatan pesawat terbang dan drone yang melayang di udara, penerbangan tergantung pada mengatasi gravitasi serta memperhitungkan kekuatan udara terhadap benda-benda ini sejak Wright bersaudara menciptakan pesawat. Menghitung gaya angkat dapat memberi tahu Anda berapa banyak kekuatan yang dibutuhkan untuk benda-benda ini di udara.
Persamaan Gaya Angkat
Benda-benda yang terbang di udara harus berurusan dengan kekuatan udara yang diberikan pada diri mereka sendiri. Ketika objek bergerak maju melalui udara, gaya seret adalah bagian dari gaya yang bertindak sejajar dengan aliran gerak. Mengangkat, sebaliknya, adalah bagian dari gaya yang tegak lurus terhadap aliran udara atau gas atau cairan lain terhadap benda.
Pesawat buatan manusia seperti roket atau pesawat menggunakan persamaan gaya angkat L = (CL. ρ v2 A) / 2 untuk gaya angkat L., angkat koefisien CL., kepadatan material di sekitar objek ρ ("rho"), kecepatan v dan area sayap SEBUAH. Koefisien lift merangkum efek dari berbagai gaya pada objek udara termasuk viskositas dan kompresibilitas udara dan sudut bodys sehubungan dengan aliran membuat persamaan untuk menghitung lift jauh lebih sederhana.
Para ilmuwan dan insinyur biasanya menentukan CL. secara eksperimental dengan mengukur nilai gaya angkat dan membandingkannya dengan kecepatan benda, luas sayap, dan kerapatan bahan cair atau gas yang direndam objek. Membuat grafik gaya angkat vs jumlah (ρ v2 A) / 2 akan memberi Anda garis atau set poin data yang dapat dikalikan dengan CL. untuk menentukan gaya angkat dalam persamaan gaya angkat.
Metode komputasi yang lebih maju dapat menentukan nilai yang lebih tepat dari koefisien lift. Namun, ada cara teoritis untuk menentukan koefisien lift. Untuk memahami bagian persamaan gaya angkat ini, Anda dapat melihat derivasi rumus gaya angkat dan bagaimana koefisien gaya angkat dihitung sebagai hasil dari gaya udara ini pada benda yang mengalami gaya angkat.
Angkat Derivasi Persamaan
Untuk menjelaskan segudang gaya yang memengaruhi benda yang terbang di udara, Anda dapat menentukan koefisien lift CL. sebagai CL. = L / (qS) untuk gaya angkat L., luas permukaan S dan tekanan dinamis fluida q, biasanya diukur dalam pascals. Anda dapat mengubah tekanan dinamis fluida menjadi formulanya q = ρu2/ 2 untuk didapatkan CL. = 2L / ρu2S di mana ρ adalah densitas fluida dan kamu adalah kecepatan aliran. Dari persamaan ini, Anda dapat mengatur ulang untuk menurunkan persamaan gaya angkat L = CL. ρu2S / 2.
Tekanan fluida dinamis ini dan luas permukaan yang bersentuhan dengan udara atau fluida keduanya juga sangat bergantung pada geometri benda yang mengudara.Untuk objek yang dapat diperkirakan sebagai silinder seperti pesawat terbang, gaya harus menjangkau keluar dari tubuh objek. Area permukaan, maka, akan menjadi keliling dari tubuh silinder kali tinggi atau panjang objek, memberi Anda S = C x h.
Anda juga dapat menginterpretasikan luas permukaan sebagai produk ketebalan, jumlah luas dibagi dengan panjang, t , sehingga, saat Anda mengalikan ketebalan kali tinggi atau panjang objek, Anda mendapatkan luas permukaan. Pada kasus ini S = t x h.
Rasio antara variabel-variabel luas permukaan ini memungkinkan Anda membuat grafik atau secara eksperimental mengukur perbedaannya untuk mempelajari pengaruh gaya di sekitar keliling silinder atau gaya yang bergantung pada ketebalan material. Metode lain untuk mengukur dan mempelajari benda-benda udara menggunakan koefisien lift ada.
Penggunaan Koefisien Angkat Lainnya
Ada banyak cara lain untuk mendekati koefisien kurva angkat. Karena koefisien lift perlu terdiri dari banyak faktor yang memengaruhi penerbangan pesawat, Anda juga dapat menggunakannya untuk mengukur sudut yang mungkin diambil pesawat terkait dengan tanah. Sudut ini dikenal sebagai angle of attack (AOA), diwakili oleh α ("alpha"), dan Anda dapat menulis ulang koefisien lift CL. = CL0 + CL.αα.
Dengan ukuran ini CL. yang memiliki ketergantungan tambahan karena AOA α, Anda dapat menulis ulang persamaannya sebagai α = (CL. + CL0) / CL.α dan, setelah secara eksperimental menentukan gaya angkat untuk AOA spesifik tunggal, Anda dapat menghitung koefisien angkat umum CL.. Kemudian, Anda dapat mencoba mengukur AOA yang berbeda untuk menentukan nilai apa CL0 dan CLα akan paling cocok dengan _._ Persamaan ini mengasumsikan bahwa koefisien lift berubah secara linear dengan AOA sehingga mungkin ada beberapa keadaan di mana persamaan koefisien yang lebih akurat mungkin lebih sesuai.
Untuk lebih memahami AOA pada gaya angkat dan koefisien angkat, para insinyur telah mempelajari bagaimana AOA mengubah cara pesawat terbang. Jika Anda grafik koefisien angkat terhadap AOA, Anda dapat menghitung nilai positif dari lereng, yang dikenal sebagai kemiringan kurva dua dimensi. Penelitian telah menunjukkan, bahwa setelah beberapa nilai AOA, the CL. nilai berkurang.
AOA maksimum ini dikenal sebagai titik berhenti, dengan kecepatan dan kecepatan berhenti yang sesuai CL. nilai. Penelitian tentang ketebalan dan kelengkungan material pesawat terbang telah menunjukkan cara menghitung nilai-nilai ini ketika Anda mengetahui geometri dan material dari objek udara.
Kalkulator Persamaan dan Angkat Koefisien
NASA memiliki applet online untuk menunjukkan bagaimana persamaan lift berdampak pada penerbangan pesawat. Ini didasarkan pada kalkulator koefisien lift, dan Anda dapat menggunakannya untuk mengatur nilai kecepatan, sudut yang berbeda yang diambil benda udara sehubungan dengan tanah dan luas permukaan benda tersebut terhadap material yang mengelilingi pesawat. Applet bahkan memungkinkan Anda menggunakan pesawat sejarah untuk menunjukkan bagaimana desain rekayasa telah berkembang sejak tahun 1900-an.
Simulasi tidak memperhitungkan perubahan berat benda udara karena perubahan area sayap. Untuk menentukan efek apa yang akan terjadi, Anda dapat melakukan pengukuran nilai yang berbeda dari area permukaan terhadap gaya angkat dan menghitung perubahan gaya angkat yang akan ditimbulkan oleh area permukaan ini. Anda juga dapat menghitung gaya gravitasi yang dimiliki massa berbeda menggunakan W = mg untuk berat karena gravitasi W, massa m dan konstanta percepatan gravitasi g (9,8 m / s2).
Anda juga dapat menggunakan "probe" yang dapat Anda arahkan di sekitar benda-benda udara untuk menunjukkan kecepatan di berbagai titik di sepanjang simulasi. Simulasi juga terbatas bahwa pesawat didekati menggunakan pelat datar sebagai perhitungan yang cepat dan kotor. Anda dapat menggunakan ini untuk mendekati solusi persamaan gaya angkat.