Fırtına ve Kanat: hızlı hava yukarı çeker

Eğitici bir simülasyon oyunu. Hızlı hava bir çatının, bir kanadın ya da bir kâğıt şeridin üstünden geçerken oluşan kaldırma kuvvetini ya da onu kaldıran sürati tahmin et, sonra havayı akıt.

Bernoulli ilkesiKaldırma kuvveti

FIRTINA VE KANAT

Fırtına kuvveti

Hazır
Rüzgârı başlatmak için JavaScript'i etkinleştir. Talimatlar ve çözümlü örnek okunabilir kalır.
Hava akışıAğırlıkTahmininZemin
Daha hızlı havadan kaldırma kuvvetiF = ½·ρ·(v_over² − v_under²)·A

Zaman

0.00 s

t

Üstteki hava sürati

— m/s

v_over

Alttaki hava sürati

— m/s

v_under

Basınç farkı

— Pa

Δp = ½·ρ·(v_over² − v_under²)

Kaldırma kuvveti

— N

F = Δp·A

Başlamadan önce tahmin et

Sahneyi hazırlamak için tahminini yaz. Bir cevap olana kadar Başlat kapalı kalır.

Hızlı havanın neyi kaldırabileceğini tahmin et.

Görev puanı—

Bir kuvvet %2 içinde olmalı ve bir sürat çatıyı, uçağı ya da şeridi en fazla %2 payla kaldırmalı: her biri 100 puan kazandırır. İlk deneyde doğru bulmak 50 puan ekler. Bir deney başladığı anda sayılır.

✓ Doğru cevap① İlk denemede

Fırtına ve Kanat nasıl oynanır

  1. Bir test seç ve karttaki süratleri, kütleyi ve alanı oku.
  2. Daha hızlı havanın basıncı daha düşüktür: düşüş ½·ρ·v²'dir, bu yüzden üstte alttakinden daha hızlı hava bir basınç farkı bırakır.
  3. Bu fark tüm alana etki eder: F = ½·ρ·(v_üst² − v_alt²)·A. Tahminini yaz ve Başlat'a bas.
  4. Çubukları izle: bir çatı, bir uçak ya da bir şerit, kaldırma kuvveti ağırlığına ulaştığı anda kalkar.

Hareket eden hava bir çatıyı nasıl kaldırabilir?

Bernoulli ilkesi havada da işler: havanın daha hızlı hareket ettiği yerde basıncı durgun havaya göre ½·ρ·v² kadar düşüktür. Hava hafiftir, metreküp başına yaklaşık 1,2 kg, bu yüzden düşüş küçük görünür: 30 m/s'lik bir fırtına için 540 Pa, havanın basıncının yaklaşık binde beşi. Ama her metrekareye etki eder. 100 m²'lik bir çatıda, evin içindeki durgun hava tam basınçla yukarı iterken, bu 54 kN eder; ağır bir çatıyı tamamen kaldırmaya yeter. Bir kanat da aynı şekilde çalışır: hava üstünden altındakinden daha hızlı aksın diye biçimlendirilmiş ve eğilmiştir, tüm alanında ½·ρ·(v_üst² − v_alt²) basınç farkı hisseder ve uçak ne kadar hızlı giderse o kadar büyür, v² ile artar. Uçakların kalkış süratine ulaşmak için bir piste ihtiyaç duymasının nedeni budur. Bir kâğıt şeridin üstünden üfle, aynı nedenle kalkar.

Öğrenmeye odaklı bir model

Hava 1,2 kg/m³'tür ve bu süratlerde sıkışmaz; bir çatının ya da şeridin altındaki hava durgundur ve basınç farkı tüm alana eşit etki eder. Rüzgâr, uçak ya da nefesin 2 s boyunca düzenli hızlanır; kalkan bir şey, F = ½·ρ·(v_üst² − v_alt²)·A ağırlığına ulaştığı anda kalkar (%0,15 içi yine kalkar) ve 1 s boyunca yükselirken çizilir. Gerçek kanatlar havayı aşağı da iter; bu model bunu dışarıda bırakır. Hiçbir şey ölçekli değildir. Bir kuvvet %2 içinde doğrudur; bir sürat en fazla %2 payla kaldırmalıdır. g = 9,8 m/s². Gerçek zamanda oynatılır.

Dili değiştirmek testini, tahminini, denemelerini ve deneyini korur.