Storm og vinge: hurtig luft trækker opad

Et pædagogisk simulationsspil. Forudsig løftet, når hurtig luft fejer hen over et tag, en vinge eller en papirstrimmel, eller den fart, der løfter den. Lad så luften strømme.

Bernoullis principLøft

STORM OG VINGE

Stormkraft

Klar
Slå JavaScript til for at starte vinden. Vejledningen og det gennemregnede eksempel kan stadig læses.
LuftstrømTyngdeDin forudsigelseJorden
Løft fra hurtigere luftF = ½·ρ·(v_over² − v_under²)·A

Tid

0.00 s

t

Luft over

— m/s

v_over

Luft under

— m/s

v_under

Trykforskel

— Pa

Δp = ½·ρ·(v_over² − v_under²)

Løft

— N

F = Δp·A

Forudsig, før du starter

Skriv din forudsigelse for at gøre scenen klar. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig, hvad hurtig luft kan løfte.

Missionspoint—

En kraft skal være rigtig inden for 2 %, og en fart skal løfte taget, flyet eller strimlen og må højst være 2 % for stor: hver giver 100 point. Rigtigt ved første kørsel giver 50 ekstra. En kørsel tæller, så snart den starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Storm og vinge

  1. Vælg et forsøg, og læs farterne, massen og arealet på kortet.
  2. Hurtigere luft har lavere tryk: det falder ½·ρ·v², så hurtigere luft over end under giver en trykforskel.
  3. Den forskel virker på hele arealet: F = ½·ρ·(v_over² − v_under²)·A. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start.
  4. Se søjlerne: et tag, et fly eller en strimmel løfter sig i det øjeblik, løftet når dens tyngde.

Hvordan kan luft i bevægelse løfte et tag?

Bernoullis princip gælder også i luft: hvor luften bevæger sig hurtigere, er trykket lavere, ½·ρ·v² lavere end i stille luft. Luft er let, omkring 1,2 kg per kubikmeter, så faldet virker lille: 540 Pa i en storm på 30 m/s, omkring en halv procent af lufttrykket. Men det virker på hver kvadratmeter. På et tag på 100 m², med stille luft inde i huset, der skubber med fuldt tryk, bliver det 54 kN, nok til at løfte et tungt tag af. En vinge virker på samme måde: på grund af formen og hældningen strømmer luften hurtigere over end under, den mærker en trykforskel ½·ρ·(v_over² − v_under²) over hele arealet, og jo hurtigere flyet kører, jo større bliver den, for den vokser med v². Derfor har fly brug for en startbane for at nå lettehastigheden. Pust hen over en papirstrimmel, og den løfter sig af samme grund.

En afgrænset læringsmodel

Luft har 1,2 kg/m³ og kan ikke trykkes sammen ved disse farter; luften under et tag eller en strimmel står stille, og trykforskellen virker jævnt over hele arealet. Vinden, flyet eller din pust øger farten jævnt i 2 s; det, der løfter sig, gør det præcis, når F = ½·ρ·(v_over² − v_under²)·A når tyngden (inden for 0,15 % løfter det sig stadig), og vises stigende i 1 s. Rigtige vinger skubber også luft nedad, hvilket denne model udelader. Intet er i målestok. En kraft er rigtig inden for 2 %; en fart skal løfte og må højst være 2 % for stor. g = 9,8 m/s². Spilles i realtid.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.