- Просто интересно, познавательно, полезно!
Над вопросом о температуре я вновь задумался тогда, когда посмотрел фильм о полете немца Михаэля Маносакиса.
Михаэль перегнал Ан-2 через Атлантику из Германии в США (нашел эту сылку на немецом, была еще на английском, но не смог пока отыскать). Там он рассказывал о том, что летом нужно взлетать как можно раньше, даже в 4 или в 5 утра. Потому что затем солнце прогреет воздух, и оторваться от земли будет трудно.
Для Михаэля этот вопрос был тем более критичным, что он перегрузил Ан-2 топливом, установив дополнительные баки, чтобы его хватило на длительный перелет. Мужик "экстремальный" и вообще большой молодец. И все у него получилось.
Вообще эта мысль - про жару и холод для самолета - весьма очевидна. Но долгое время я этой темы не касался, а тут подвернулся случай вспомнить. Давайте разберемся!
Что помогает самолету взлететь?
Набегающий воздушный поток. Согласно уравнению Бернулли, там, где больше скорость, там меньше давление. И наоборот. Вот простая схема:
Да, уравнение Бернулли здесь записал в упрощенном виде без членов с "высотным давлением", поскольку ими здесь можно пренебречь. И получается, что скорость потока, огибающего крыло сверху больше, ведь больше путь, который предстоит "пробежать" каждой молекуле. Представьте, что две молекулы кислорода разбегаются перед левой кромкой - одна бежит вверх, другая - вниз под крыло. А справа, за крылом, они должны оказаться в один момент времени. Это следует из принципа непрерывности среды. Если бы он нарушался, то где-то возникал бы вакуум. Но в целом невозмущенный воздух перед крылом и за крылом - однороден с большой долей точности. Верхней молекуле нужно бежать несколько "дальше", поэтому и бежать ей придется быстрее. Именно поэтому скорость над крылом выше, чем под крылом.
Так что, если второй член слева (дробь, где скорость "нижняя" в квадрате) меньше, чем такой же член справа (дробь, где скорость "верхняя" в квадрате), то давление (Р) атмосферное слева, наоборот, больше, чем Р "верхнее" справа. В общем, верхнее давление получается ниже. И избыток давлений снизу и сверху "толкает" крыло вверх. Так и получается подъемная сила крыла самолета.
Но при чем здесь температура?
В уравнении Бернулли вторые члены - это половинки произведений плотности (греческая буква "ро") на скорость в квадрате. Так именно плотность воздуха зависит от температуры! Чем температура больше - тем плотность меньше. Именно поэтому горячий воздух от костра поднимается вверх - он менее плотный, более "легкий".
Если немного преобразовать уравнение, то видно, что рост разницы давлений "внизу" и "вверху" зависит и от плотности воздуха, и от разницы квадратов скоростей.
Для наглядности справа - следствие из уравнения Клапейрона-Менделеева. Оно показывает, что плотность воздуха тем ниже, чем выше температура. Таким образом, Солнце, нагревая Землю и воздух над землей, снижает плотность воздуха, и, как следствие, уменьшается разница давлений при той же разнице скоростей "над" и "под" крылом. А отсюда - уменьшается подъемная сила. И, чтобы оторваться от земли в жаркий день, требуется большая скорость, большая длина взлетной полосы.
Соответсвенно можно сделать вывод, что самолетом "удобнее" и легче взлетать в холодную погоду!
МЕТАФОРА
Интересно, что порой испытания, дискомфорт, "холод" жизни, являются хорошей "средой", подталкивающей человека к "взлету" - творческому порыву, развитию характера, новым открытиям. В то время как жаркая и расслабленная погода не стимулирует движение вперед. Замечали?
Да, наверное, не всегда это так. Но даже холоду и невзгодам жизни можно быть за что-то благодарным. Да и закалка организма происходит в холода!
Вот и вся история :)
Поделитесь, насколько вы это знали, или что-то нашли интересного для себя?
Все ли достаточно понятно, или чего-то не хватило?
И спасибо, что дочитали до конца.
Увидимся в новых статьях, заметках, видеороликах!
