Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe beweegt een plat oppervlak anders langs een andere als er lucht onder stroomt?

Wanneer een plat oppervlak langs een ander plat oppervlak beweegt met lucht die eronder stroomt, wordt de beweging beïnvloed door een complex samenspel van krachten:

1. Wrijving:

* tussen de oppervlakken: De primaire kracht tegengestelde beweging is wrijving tussen de twee platte oppervlakken. Deze wrijving wordt beïnvloed door de materialen en de uitgeoefende druk.

* Luchtweerstand: De lucht die eronder stroomt, creëert wrijving tegen het bewegende oppervlak. Deze wrijving, ook wel drag genoemd, neemt toe met de snelheid van het bewegende oppervlak en de dichtheid van de lucht.

2. Lift:

* Coanda -effect: De lucht die onder het oppervlak stroomt, kan zich aan de onderkant hechten vanwege het Coanda -effect. Dit creëert een drukverschil, met een hogere druk onder het oppervlak en de lagere druk erboven. Dit drukverschil kan een hefkracht genereren, die de beweging kan verzetten of helpen, afhankelijk van de hoek van het oppervlak.

3. Bernoulli's principe:

* snelheid en druk: Lucht dat sneller stroomt, heeft een lagere druk. Wanneer lucht onder een oppervlak stroomt, versnelt het, waardoor er onder een lagere drukzone wordt ontstaan. Dit kan een liftkracht genereren, maar het effect is meestal minder significant dan het Coanda -effect.

4. Turbulentie:

* stroomverstoring: De luchtstroom onder het oppervlak kan turbulent worden, waardoor onvoorspelbare krachten worden veroorzaakt en de efficiëntie mogelijk wordt verminderd.

Hoe deze factoren de beweging beïnvloeden:

* Gladde oppervlakken: Met gladde oppervlakken en lage snelheden is wrijving de dominante kracht.

* Ruwe oppervlakken: Ruwe oppervlakken verhogen de wrijving en vertraagt ​​de beweging.

* Luchtstroomsnelheid: Hogere luchtstroomsnelheden verhogen de sleep- en liftkrachten.

* hoek van het oppervlak: De hoek van het oppervlak bepaalt de richting van de liftkracht. Een steilere hoek verhoogt de lift, terwijl een plattere hoek deze vermindert.

Voorbeelden:

* Sledding: Een slee glijden op sneeuw ervaart wrijving tussen de slee en sneeuw en slepen uit de lucht.

* Luchthockey: De puck glijdt op een kussen van lucht, waardoor wrijving wordt verminderd en het vrij laat bewegen.

* vliegtuigvleugels: De gebogen vorm van vliegtuigvleugels creëert lift door het Coanda -effect en het principe van Bernoulli.

Conclusie:

De beweging van een plat oppervlak langs een ander met lucht die eronder stroomt, wordt beïnvloed door een combinatie van wrijving, slepen, lift en turbulentie. Het relatieve belang van deze factoren hangt af van de specifieke omstandigheden, inclusief de materialen, snelheid en vorm van de oppervlakken.