Номер 1, страница 481 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Движение твёрдых и деформируемых тел. Глава 9. Механика деформируемых тел. Параграф 9.14. Подъёмная сила крыла самолёта - номер 1, страница 481.

Условие.

? Какую роль в возникновении подъёмной силы играет циркуляция воздуха вокруг крыла самолёта?

Решение.

Какую роль в возникновении подъёмной силы играет циркуляция воздуха вокруг крыла самолёта?

Циркуляция воздуха вокруг крыла является фундаментальной причиной возникновения подъёмной силы в рамках теории идеальной жидкости. Эта концепция позволяет объяснить, почему возникает разница скоростей воздушного потока над и под крылом.

Рассмотрим процесс обтекания профиля крыла набегающим потоком воздуха. Из-за асимметричной формы профиля (более выпуклого сверху) и вязкости воздуха у острой задней кромки крыла возникает так называемый "присоединённый вихрь" или циркуляционное течение. Это вихревое движение накладывается на основной прямолинейный поток воздуха.

В результате сложения скоростей основного потока и циркуляционного течения происходит следующее:

• Над верхней поверхностью крыла, где направление скорости циркуляции совпадает с направлением основного потока, результирующая скорость воздуха увеличивается.
• Под нижней поверхностью крыла, где направления скоростей противоположны, результирующая скорость воздуха уменьшается.

Согласно закону Бернулли, там, где скорость потока жидкости или газа выше, давление ниже, и наоборот. Следовательно, над крылом создается область пониженного давления, а под крылом — область повышенного давления. Эта разница давлений, действующая на поверхность крыла, и создает направленную вверх подъёмную силу.

Величина подъёмной силы ($Y$) на единицу длины крыла прямо пропорциональна величине циркуляции ($\Gamma$), скорости набегающего потока ($v_{\infty}$) и плотности воздуха ($\rho$). Эта зависимость выражается теоремой Жуковского:

$Y = \rho v_{\infty} \Gamma$

Таким образом, циркуляция — это не просто сопутствующее явление, а физическая модель, которая математически объясняет и количественно определяет механизм создания разности скоростей и, как следствие, разности давлений, что и приводит к возникновению подъёмной силы.

Ответ: Циркуляция воздуха вокруг крыла создаёт разность скоростей потока: скорость над верхней поверхностью увеличивается, а под нижней — уменьшается. Эта разность скоростей, в соответствии с законом Бернулли, приводит к возникновению разности давлений (пониженное давление сверху, повышенное снизу), которая и является подъёмной силой. Величина подъёмной силы прямо пропорциональна интенсивности циркуляции.