Storm og vinge: rask luft drar oppover

Et pedagogisk simuleringsspill. Forutsi løftet når rask luft feier over et tak, en vinge eller en papirstrimmel, eller farten som løfter den, og la så lufta strømme.

Bernoullis prinsippLøft

STORM OG VINGE

Stormkraft

Klar
Slå på JavaScript for å starte vinden. Instruksjonene og det gjennomregnede eksemplet kan fortsatt leses.
LuftstrømTyngdeForutsigelsen dinBakken
Løft fra raskere 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

Trykkforskjell

— Pa

Δp = ½·ρ·(v_over² − v_under²)

Løft

— N

F = Δp·A

Forutsi før du starter

Skriv forutsigelsen din for å gjøre scenen klar. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi hva rask luft kan løfte.

Oppdragspoeng—

En kraft må være riktig innenfor 2 %, og en fart må løfte taket, flyet eller strimmelen og være høyst 2 % for stor: hver gir 100 poeng. Riktig på første kjøring gir 50 til. En kjøring teller så snart den starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Storm og vinge

  1. Velg et forsøk og les farten, massen og arealet på kortet.
  2. Raskere luft har lavere trykk: det faller ½·ρ·v², så raskere luft over enn under gir en trykkforskjell.
  3. Den forskjellen virker på hele arealet: F = ½·ρ·(v_over² − v_under²)·A. Skriv forutsigelsen og trykk på Start.
  4. Se på søylene: et tak, et fly eller en strimmel løfter seg i det øyeblikket løftet når tyngden.

Hvordan kan luft i bevegelse løfte et tak?

Bernoullis prinsipp gjelder også i luft: der lufta beveger seg fortere, er trykket lavere, ½·ρ·v² lavere enn i stille luft. Luft er lett, omtrent 1,2 kg per kubikkmeter, så fallet virker lite: 540 Pa i en storm på 30 m/s, omtrent en halv prosent av lufttrykket. Men det virker på hver kvadratmeter. På et tak på 100 m², med stille luft inne i huset som skyver med fullt trykk, blir det 54 kN, nok til å løfte av et tungt tak. En vinge virker på samme måte: på grunn av formen og vinkelen strømmer lufta fortere over enn under, den kjenner en trykkforskjell ½·ρ·(v_over² − v_under²) over hele arealet, og jo fortere flyet går, jo større blir den, for den vokser med v². Derfor trenger fly en rullebane for å nå avgangsfarten. Blås over en papirstrimmel, og den løfter seg av samme grunn.

En avgrenset læringsmodell

Luft har 1,2 kg/m³ og lar seg ikke presse sammen ved disse fartene; lufta under et tak eller en strimmel står stille, og trykkforskjellen virker jevnt over hele arealet. Vinden, flyet eller pusten din øker farten jevnt i 2 s; det som løfter seg, gjør det nøyaktig når F = ½·ρ·(v_over² − v_under²)·A når tyngden (innenfor 0,15 % løfter det seg fortsatt), og vises mens det stiger i 1 s. Ekte vinger skyver også luft nedover, noe denne modellen utelater. Ingenting er i målestokk. En kraft er riktig innenfor 2 %; en fart må løfte og være høyst 2 % for stor. g = 9,8 m/s². Spilles i sanntid.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.