Номер 5, страница 177 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 53. Давление. Условие равновесия жидкости. Глава 7. Элементы гидростатики и гидродинамики - номер 5, страница 177.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Подъёмная сила — это составляющая полной аэродинамической силы, которая перпендикулярна вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа. Эта сила возникает в результате асимметричного обтекания тела потоком, что приводит к разнице давлений на его поверхностях.

Возникновение подъёмной силы чаще всего объясняют на примере крыла самолёта (аэродинамического профиля). Существует несколько дополняющих друг друга объяснений этого явления:

1. На основе закона Бернулли

Профиль крыла имеет специальную форму: верхняя поверхность более выпуклая, чем нижняя. Из-за этого воздух, обтекающий крыло сверху, движется с большей скоростью, чем воздух, движущийся снизу. Согласно уравнению Бернулли, в тех областях потока, где скорость выше, давление ниже, и наоборот. В результате над крылом создаётся область пониженного давления, а под крылом — область повышенного давления. Эта разница давлений создаёт силу, направленную снизу вверх, которая и является подъёмной силой.

2. На основе законов Ньютона

При движении крыло изменяет направление потока воздуха, отклоняя его вниз. Согласно третьему закону Ньютона («действие равно противодействию»), если крыло действует на воздух с силой, направленной вниз, то воздух действует на крыло с равной по модулю и противоположной по направлению силой. Вертикальная составляющая этой силы реакции и есть подъёмная сила.

Величина подъёмной силы ($F_A$) рассчитывается по формуле:

$F_A = C_y \cdot \frac{\rho v^2}{2} \cdot S$

где:

• $C_y$ — коэффициент подъёмной силы. Это безразмерная величина, которая зависит от формы профиля, угла атаки (угла между направлением потока и хордой крыла) и числа Рейнольдса.

• $\rho$ — плотность среды (например, воздуха).

• $v$ — скорость движения тела относительно среды.

• $S$ — характерная площадь (например, площадь крыла в плане).

Из формулы видно, что подъёмная сила прямо пропорциональна плотности воздуха, площади крыла и квадрату скорости. Для того чтобы летательный аппарат мог совершать горизонтальный полет, создаваемая им подъёмная сила должна уравновешивать его силу тяжести.

Ответ: Подъёмная сила — это аэродинамическая сила, направленная перпендикулярно вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая из-за разницы давлений на его поверхностях и позволяющая летательным аппаратам преодолевать силу тяжести.