שאלה במכניקה

[Alkhimey]

שאלה במכניקה

משלב ב של האולימפיאדה בפיסיקה 06' מטוס בעל מנוע בוכנה (לא מנוע סילון) טס אופקית במהירות קבועה. במצב טיסה זה, הכוח אותו מפעיל המטוס על האויר: א. מכוון מטה. ב. מכוון מעלה. ג. מכוון אחרה ומעלה. ד. מכוון אחורה ומטה. מישהו יכול להסביר לי למה התשובה היא א' ולא ד'. תודה.

 

[obafgkml]

תשובה

על המטוס חייב לפעול כוח עילוי כדי שיישאר באוויר מי מפעיל את הכוח האוויר - לכן המטוס יפעיל על האוויר כוח כלפי מעטה שווה בגודלו לכוח העילוי עפ"י חוק 3 של ניוטון. מכיוון שזה לא מטוס סילון הוא לא דוחף אוויר אחורה אלא רק מסובב פרופלור מקדימה עם המנוע בוכנה.

 

[Alkhimey]

אבל

אם הפרופלור לא דוחף אוויר איך המטוס מתקדם קדימה ואיך נוצר העילוי?

 

[קורן בן אשר]

אתה צודק, התשובה אכן צריכה להיות א'.

 

[Alkhimey]

אם אני צודק אז התשובה היא ד'

ולמה, אתה יכול להסביר?

 

[obafgkml]

תגובה

נכון, אבל הכוחות שהאוויר מפעיל על המטוס הם: כוח החיכוך או (דראג) שמופנע אחורה וגם כוח קדימה כתוצאה מסיבוב הרוטור ודחיפת אוויר אחורה. משום שמהירות המטוס היא קובעה סך הכוחות שפועלים על המטוס בכיוון האופקי הם 0. לכן הכוח הכולל שמפעיל האוויר על המטוס הוא אםס ולכן עפ"י ניוטון סך הכוח שמפעיל המטוס על האוויר הוא גם 0 בכיוון האופקי.

 

[Alkhimey]

לפי אותו הגיון גם בכוון האנכי הכוח הוא 0

אני בטוח שהם לא טעו והתשובה שלהם נכונה, אני פשוט רוצה להבין למה זה.

 

[obafgkml]

לא, בכיוון האנכי זה שונה

כי בכיוון האנכי הכוח שפועל על המטוס כלפי מעטה נובע מכדור הארץ ולא מן האוויר, לכן על המטוס פועל ע"י האוויר רק כוח כלפי מעלה והוא העילוי ולכן המטוס מפעיל על האוויר רק כוח אחד כלפי מעטה. בגלל שפועל על המטוס כוח כלפי למטה ע"י כדור הארץ אז המטוס נשאר באותו גובה כי הכוחות מבטלים אחד את השני. וכפי שאמרתי בהודעה הקודמת בכיוון האופקי פועלים רק כוחות שקשורים לאוויר ולכן שם ההסבר תקף ובכיוון האנכי לא.

 

[Alkhimey]

../images/Emo51.gif

 

[קורן בן אשר]

../images/Emo45.gif

לא ברור לי מדוע נכתב שלא מדובר במנוע סילון. זה ממש לא משנה, בסופו של דבר מדובר בהנעת ריאקציה - ע"י דחיפת אויר אחורה. כך שבשורה התחתונה התוצאה הסופית זהה.

 

[טל ר]

../images/Emo45.gif

מדובר כמובן בשתי "הנעות ראקציה": - הדחף המושג ע"י דחיפת אויר לאחור. - העילוי המושג ע"י דחיפת אויר כלפי מטה. כל עוד המטוס אינו מאיץ סה"כ הכוח שהוא מפעיל על האויר הוא כלפי מטה, ולא משנה אם מדובר במטוס סילון(1) או בוכנה. טל (1) הבדל אחד לא משמעותי הוא שמטוס סילון לא דוחף אחורה *רק* את האויר אלא גם את הדלק השרוף, כך שהדחף בו מושג גם מהאצת אויר וגם מהאצת דלק שהיה קודם במטוס. בעיקר במנועי סילון-מניפה אפקט זה זניח לחלוטין.