Номер 3, страница 150, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Как возникает подъемная сила?

3. Подъемная сила — это результирующая сила, возникающая при обтекании тела потоком жидкости или газа (например, воздуха) и действующая перпендикулярно вектору скорости потока. Возникновение этой силы, в частности для крыла самолета, объясняется совокупностью нескольких физических законов.

1. Геометрия крыла (аэродинамический профиль). Крыло самолета имеет специальную форму в поперечном сечении. Как правило, его верхняя поверхность более выпуклая и длинная, чем нижняя, которая часто бывает плоской или менее выпуклой. Эта форма называется аэродинамическим профилем.

2. Принцип Бернулли. Когда самолет движется, поток воздуха обтекает крыло сверху и снизу. Из-за разной длины путей частицам воздуха, проходящим над крылом, приходится двигаться с большей скоростью ($v_{верх}$), чем частицам под крылом ($v_{низ}$), чтобы встретиться с ними в одной точке за крылом. Согласно закону Бернулли, там, где скорость потока жидкости или газа выше, статическое давление ниже, и наоборот. Уравнение Бернулли для горизонтального потока имеет вид:

$p + \frac{\rho v^2}{2} = \text{const}$

где $\text{p}$ — давление, $\rho$ — плотность среды, $\text{v}$ — скорость потока.

3. Разность давлений. Так как скорость воздуха над крылом ($v_{верх}$) больше, чем под ним ($v_{низ}$), давление над крылом ($p_{верх}$) становится ниже, чем давление под крылом ($p_{низ}$). Эта разница давлений $\Delta p = p_{низ} - p_{верх}$ создает силу, направленную от области большего давления к области меньшего, то есть снизу вверх.

4. Третий закон Ньютона. Другой, не противоречащий, а дополняющий подход, объясняет подъемную силу с точки зрения законов Ньютона. Крыло, установленное под некоторым углом к потоку (угол атаки), отклоняет набегающий воздух вниз. Согласно третьему закону Ньютона, на каждое действие есть равное по величине и противоположное по направлению противодействие. Отклоняя массу воздуха вниз, крыло испытывает со стороны воздуха ответную силу, направленную вверх. Эта сила и есть подъемная сила.

Таким образом, оба объяснения описывают одно и то же явление с разных сторон: разность давлений (закон Бернулли) является причиной, по которой возникает сила, а отклонение воздушного потока вниз (закон Ньютона) — это следствие, которое подтверждает наличие этой силы.

Ответ: Подъемная сила возникает из-за разницы давлений на верхнюю и нижнюю поверхности крыла. Благодаря особой выпуклой форме верхней части крыла, воздух над ним движется быстрее, чем под ним. Согласно закону Бернулли, это создает область пониженного давления над крылом и область повышенного давления под ним. Результирующая сила, вызванная этой разностью давлений, направлена вверх и называется подъемной силой.