Olet lentokoneessa ja kärpänen istuu olkapäälläsi. Mitä tapahtuu kun kärpänen lähtee lentoon, "painaako" lentokone enemmän vai vähemmän?
Kärpänen lentokoneessa
cvbn
425527
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 42
Vanhimmat
Ei paina, koska kärpäsen massa on edelleen lentokoneessa. Päinvastoin lentokoneen massa lisääntyy kärpäsen liike-energian myötä (tai sit ei).
Vertaa vaikkapa vesi-ilmapalloon, jossa on kärpänen. Ensin kärpänen on pohjalla, sen jälkeen se lähtee uimaan ja irrottautuu pohjasta. Massa ei muutu. Ilma on veden kanssa verrattavaa ainetta tässä tapauksessa. Eli sama ilmapallon ja kärpäsen kanssa sekä myös lentokoneen ja kärpäsen kanssa.
Oletetaan että narun päähän on kiinnitetty "suuri" lähes massaton paperipallo, joka roikkuu sormessasi. Pallon sisällä on vaikkapa 10 kg painava lintu lepotilassa. Intuitioni sanoo että systeemi ei rasita sormeasi enää nimeksikään jos lintu alkaa lentämään pallon sisällä eikä kosketa reunoja...
Mutta kerro vielä, kytkeekö lintu lentoon lähtiessään painovoiman osaltaan kokonaan pois? Jos ei, niin mikä tilanteessa on muuttunut koko systeemiä tarkasteltaessa?
Täälläpä onkin mielenkiintoinen keskustelu. Eikös se lintu lentäessään "voita" painovoiman? Siis jos se on siellä pussissa ilmassa niin eihän se aiheuta enää painoa....vai?
Kait se linnun siipiin nostavasti kohdituvan voiman vastavoima pitää välittyä aina maankamaraan saakka. Samoin kärpäsen tapauksessa lentokoneen lattiaan, jolloin kärpäsen paino tuntuu lentokoneen siivissä (osin myös runko toimii "siipenä"), jolloin kärpäsen paino vaikuttaa myös lentokoneen siipiin kohdistuviin voimiin.
Lentäessään lintu lyö siiveniskuillaan painonsa verran ilmanpainetta pallon alareunaan eikä pallo kevene yhtään. Pallon pitää tietysti olla ilmatiivis.
Seisot lentokoneessa ja pidät 10 kg punnusta kädessä. Irrotat punnuksen---->systeemin paino pienenee hetkellisesti (?). Eikö tuota punnuksen pudotusta voisi verrata siihen kun kärpänen on ilmassa?
Ei linnun paino ole todellakaan hävinnyt mihinkään tarkasteltaessa lentokonetta suljettuna systeeminä. Vain painon vaikutuksen välittyminen on muuttunut.
Jos kärpänen kiihdyttää syöksyyn a=9.8 m/s^2.
Kait! ;-)
Mutta entä jos lintu lentää "ylösalaisin"...
Silloinhan ilmeisesti painon aiheuttama voimavektori osoittaakin maanpinnasta poispäin?
Oletko kokeillut tätä teoriaa omakohtaisesti käsinseisonnalla, jolloin sen mukaan lentäisit pois maanpinnalta?
Tule nyt kuitenkin ensin alas sieltä katosta kävelemästä!
Ajattelepa vaikkap helikopteria, joka leijuu suhteellisen lähellä maanpintaa...
Mitä luulet, tuntuuko helikopterin paino maan pinnassa?
Mekaniikan peruslakien mukaan kappale pysyy paikoillaan, tai jatkaa kulkuaan suoraviivaisesti muuttumattomalla nopeudella, jos vaikuttavien voimien summa on nolla.
Jos ainoa vaikuttava voima on painovoima, niin silloinhan kappaleen liike kiihtyy, ja tuon kiihtyvän liikkeen suunta on suoraan kohti painovoima-keskipistettä.
Jotta esimerkiksi kärpänen tai miksei vaikkapa lintu tai helikopteri voisi pysyä paikoillaan ilmassa, täytyy painovoima "kumota" jollain suunnaltaan päinvastaisella, mutta yhtä suurella voimalla.
Lähes ainoa vaihtoehto tämän aikaansaamiseksi on siirtää ilmaa maata kohti. Voiman ja vastavoiman lain mukaan... Ilman "työntäminen" maata kohti aiheuttaa päinvastaisen, mutta yhtäsuuren voiman, kuin "työntämiseen" käytetty voima. Jos "työntövoima" on yhtä suuri kuin kappaleen paino, niin silloin voimien summa on nolla, eli:
A B = F, jos
B = -A, niin
A (-A) = F
0 = F
F = ma, jos F = 0, niin
0 = ma |:m
0/m = a
0 = a, tai a = 0.
Vaan miten sille "työntövoimalle" käy?
Jos on kyse suljetusta astiasta, tai vastaavasta, niin ilmavirta osuu astian pohjaan, ja voiman ja vastavoiman laki saa aikaan sen, että ilmavirtaan kohdistuu yhtä suuri, mutta suunnaltaan päinvastainen voima, kuin astian pohjaan kohdistuva voima. Astiaa kannattelevaan pintaan puolestaan kohdistuu suunnaltaan päinvastainen, mutta yhtäsuuri voima, kuin astian pohjaankin.
Eli ilma pysyy astiassa, astian pohja ei painu alaspäin, eikä astiaa kannatteleva pinta painu alaspäin. Voima välittyy kappaleesta toiseen, ja voimien vastavoimat estävät kappaleita vajoamasta.
Vähän sama, kuin jos olisit laatikon sisällä, ja yrittäisit liikuttaa laatikkoa työntämällä yhtä seinää... Tai jos yrittäisit nostaa itsesi kiskomalla tukastasi.
Ilmatyynyalusta, rakettia ja muutamaa kokeellista lentolaitetta lukuunottamatta, yksikään lentävä esine ei lennä työntämällä ilmaa alas. Ne lentävät saamalla kaasun (tässä tapauksessa ilman) liikkumaan eri nopuksilla lentopinnan (helikopterin tapauksessa roottorin siipien) ylä- ja alapuolella. Nopeasti liikkuvan kaasun paine pienenee ja alipaine imaisee lentävän kohteen ylöspäin. Siis leijuvan helikopterin painovoimaa ei kumoa alaspäin vaikuttava ilmapatsas, vaan ylöspäin vaikuttava alipaine.
Näin mielikuvilla ajatellen tuntuisi että helikopterin tapauksessa (yleensä "propellissa") tapahtuu sekä ilman "puskemista", että bernoullin paineron aiheuttamaa nostovoimaa.
Ainakin kopterin alla käy melkoinen puhuri.
Voisiko joku selittää mistä johtuu bernoullin yhtälö?
Paine-ero on olemassa, mutta se ei aiheudu nopea virtaus hidasvirtaus erosta vaan siitä, että siipi on vinossa. Vertaa vesihiihtoon. Siksi tasaisen siipiprofiilin omaava lentokonekin lentää.
Pallo todellakin painaa edelleen saman verran...
Ilmatyynyalus, raketti, muutamat kokeelliset lentolaitteet ja muut lentävät esineet lentävät työntämällä ilmaa alas.
Bernoullin virtausyhtälöön perustuva teoria on aikaa sitten todettu riittämättömäksi (voit todeta sen itsekin P = tiheys * nopeus^2 /2 ), sen lisäksi teoria sotii fysiikan perusteita vastaan, sillä jokaisella voimalla on vastakkainen yhtäsuuri voima.
Edellä on asia esitetty oikein, kohtauskulma määrää suurimmalta osaltaan nostovoiman, ja jos nostovoima perustuisi vain Bernoullin teoriaan, niin esim selkälento olisi mahdotonta.
"Siis leijuvan helikopterin painovoimaa ei kumoa alaspäin vaikuttava ilmapatsas, vaan ylöspäin vaikuttava alipaine."
Voi olla, että tuolla alipaineellakin on oma vaikutuksensa asiaan... Ja voi olla, että tuli vähän pistettyä mutkia suoriksi...
Mutta tuskin sinäkään voit kumota sitä perusasiaa, että huolimatta siitä mihin tuo lento perustuu, niin painovoima vetää kappaleita suoraan alaspäin, ja että tämä voima pitää kumota jollain.
Olen myös melko varma siitä, että lopulta voimien ja vastavoimien kautta se kappaleen paino jokatapauksessa lepää suhteellisen tukevasti maanpinnalla.
USeimmilla lentokoneilla EI VOI lentää selällään. Cesnan siipi ei ole oikein muotoiltu, mutta taitolentokoneiden ja sotilashävittäjien on. Kyseessä siis ei ole mikään pitävä todiste. Ja esitä lähde, jossa tuo muka on kumottu? Totta puhuen lennonopettajani olisi kiinnostunut.
Painovoima vetää liikesuihkua tasaissesa lennossa alaspäin. Siipien muotoilun aiheuttama noste ylöspäin täsmälleen samalla voimalla. Painovoiman vastavoima on TOINEN painovoima. Eli kappaleet vetävät yhtäsuurella voimalla toisiiaan. Mutta koska koneen massa on niin pieni, se ei vaikuta maahan millään tavalla. Maahan suoraan alaspäin vaikuttavaa voimaa EI ole.
Ei lennä. Nykyisissä sotilaskoneissa on lähes tasainen siipi, tämä on totta ja koko siiven kohtauskulma on tärkeä, mutta lisää huomattavasti sakkaus nopeutta. Toisaalta lähes tasainen siipi toimii paremmin yli- ja transsoonisilla nopeuksilla. Mutta jos puhut totta, selitäppä tämä; Miksi kone, joka menettää ilmavirtauksen siiven yläpinnalla menee välittömästi sakkauskuolioon? Eikö sinun mukaasi riitä, jos nostaa nokkaa, jolloin vino kohtauskulma nousee ja nostovoima kohoaa? Usko pois, kone tulee alas kuin kivi.
Jokainen helikopterin pääroottorin lapa on muotoiltu täsmälleen samoin, kuin kiinteäsiipisen lentokoneen siipi. Onko lentokoneen siiven alla puhuri? Vai johtuisiko se siitä, että aivan kuten lentokoneen perässä, myös jokaisen roottorin lavan takana on aika turbulenttista ilmaa, joka aiheuttaa puskua lähes joka suuntaan.
Opiskelun voit aloittaa vaikka tästä linkistä, ja jos viitsit hiemankin käyttää Googlea, niin netti on pullollaan asiaa käsitteleviä artikkeleita, joita voitte lennonopettajasi kanssa silmäillä.
http://www.heureka.fi/attachments/tehtava_lentokone.pdf
Ja niistä ilmavirtausten vaikutuksista maan pinnalle asti toteaisin, että esim. kopterin lavoista lähtee aikamoiset paineaallot, jotka jopa ihminen pystyy aistimaan läpsyttävänä äänenä.
Sinulla on monia yleisiä osittain virheellisiä käsityksiä nostovoiman syntymisestä. Tuo sakkakkaushomma pitää kuitenkin korjata. Siipi siis sakkaa silloin, kun siiven jänteen ja ilmavirtauksen välinen kulma saavuttaa sakkakuskohtauskulman. Silloin taaempi patopiste siirtyy jättöreunasta siiven yläpinnalle. Sakkaus riippuu ainoastaan kohtauskulmasta... ei siis nopeudesta eikä nokan asennosta... tosin ne voivat vaikuttaa kohtauskulmaan.
Normaalin Cessnan moottori lakkaa saamasta bensaa, jos vähänkin reippaammin työntää sauvasta, saman tekisi selkälento. C150 Aerobat kuitenkin selviää moisista tempuista erilaisen moottorin ja polttoainejärjestelman ansiosta. Kohtauskulma pitää vain sovittaa paikalleen, koska siiven profiili on tavallaan kääntynyt ympäri. Selkälennossa Cessnastakin tulee sitten kärkisakkaaja.
Ai minä sitkeä? No joo, jos jokainen lukemani lähde sanoo samaa, niinkuin nyt vaikka hakuyhtälö Google ja fysiikka ja siipi, niin kyllä. Poimin netistä yhden lainauksen tähän:
"Ilma voi kiertää siiven alapintaa tai yläpintaa pitkin. Yläpintaa kuljettaessa ilma joutuu siiven kaarevuuden takia kulkemaan pitemmän matkan. Täten ilman tulee virrata yläosassa nopeammin kuin alaosassa."
ja:
"Koska ilman tiheys p= m / V on suuremmalla luvulla jaettaessa yläpinnalla pienempi ilman tiheys kuin alapinnalla. Toisin sanoan sama ilmamäärä jakaantuu yläkautta kuljettaessa suurempaan tilavuuteen, joten yläpuolella ilma ei ole niin tiheää kuin alapinnalla. Tästä seuraa, että yläpuolella on pienempi ilmanpaine kuin alapinnalla. Paine-ero nostaa siipeä ylöspäin."
Eli sillä sekunnilla, kun ilmavirtaus ei enää kulje koko matkaa siiven yläpintaa, eli siipi kulkee vallitsevaan ilmavirtaan alapinta edellä, kone menttää nostovoiman ja tippuu. Sama saadaan aikaan myös menemällä transsoonisiin nopeuksiin, mikä esim. rajoittaa helikopterien huippunopeutta.
"Maahan suoraan alaspäin vaikuttavaa voimaa EI ole."
Siis täh? Ai ei vai????
Kysymys: Mitä tapahtuu, jos nostan kiven metrin korkeuteen, ja päästän irti?
Eikö ole niin, että kivi lähtee aika äkkiä maata kohti, ja vieläpä kiihtyvällä nopeudella, vai kuinka?
Mikäli oikein muistan, niin mekaniikan peruslait väittävät sellaistakin, ettei kappale muuta liiketilaansa (Kappale on levossa, tai jatkaa kulkuaan suoraviivaisesti, mikäli vaikuttavien voimien summa on nolla), ellei jokin voima vaikuta siihen...
Jos nyt kuitenkin se kiven murikka lähtee putoamaan, niin kai sitten on olemassa jokin voima, mikä sitä kiihdyttää, vai kuinka?
Ja koska voima kerran on vektorisuure, eli sillä on suuntakin, niin voinkin kysyä, että mihin suuntaan se kivi lähtee? ... Ylöspäinkö?
Tietääkseni kiihtyvyys noudattelee melko pitkälle vanhaa kunnon F = ma kaavaa... Jos voimien summa on nolla, niin kiihtyvyyskin on nolla... Jos taas kiihtyvyys on suurempi kuin nolla, niin kai sitten voimakin on nollaa suurempi.
Ainakaan minun tietääkseni sen enempää kärpäset, kuin lentokoneet tai helikopteritkaan eivät kykene kumoamaan painovoimaa, joten kappaleenpaino (G) vaikuttaa aina. Jos mitään muita vaikuttavia voimia ei ole, niin...
F = G, ja G = ma
Jotta kivenmurikka, tai helikopteri voisi olla rysähtämättä maahan pitää sitä tukea jollain toisella voimalla, mikä on yhtä suuri kuin kappaleenpaino, mutta päinvastainen...
G X = ma...
jos, X = -G, niin
G (-G) = ma, eli
ma = 0.
Vai olenko väärässä?
Katoppas poika tuollaiset linkit
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/wrong1.html
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/wrong2.html
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/wrong3.html
Kirjoitat"Painovoima vetää liikesuihkua tasaissesa lennossa alaspäin.", mutta mikä kumma on liikesuihku?
Kirjoitat "Siipien muotoilun aiheuttama noste ylöspäin täsmälleen samalla voimalla", ensinnäkin se on nostovoima, noste liittyy arkhimedeksen-lakiin. Lisäksi nostovoima ei aiheudu kuin osittain siiven muotoilusta, usko jo.
Kirjoitat "Painovoiman vastavoima on TOINEN painovoima. Eli kappaleet vetävät yhtäsuurella voimalla toisiiaan" -tämän teorian mukaan veden päällä käveleminenkään ei ole temppu eikä mikään:)
Kirjoitat "Mutta koska koneen massa on niin pieni, se ei vaikuta maahan millään tavalla. Maahan suoraan alaspäin vaikuttavaa voimaa EI ole."- Täysin väärin, kaameaa tekstiä. Lentokoneen
alla kulkee tietysti jonkinlainen "paineaalto", joka aiheuttaa maahan voiman, jonka suuruus on tasaisessa lennossa yhtäsuuri kuin koneen paino. Paine vain jakautuu niin suurelle alalle, ettei sitä huomaa. Ei siis tarvitse pelätä jäävänsä lentokoneen alle:)
Törmääkö tämäntapaisiin ongelmiin miten usein lupakirjakurssilaisten kanssa ?
Onneksi en törmää... olenhan minä vielä hengissä kirjoittamassa tätä. Kaikilla oppilailla on (toistaiseksi) ollut terve itsesuojeluvaisto voimissaan. Yleensä jo pelkkien sakkaustenkin tekeminenkin aiheuttaa lievää hikoilua. ;^)
Koulutan kyllä vain MOPU- ja Ultra-lupakirjoja varten, mutta samat hommat pätevät kuin Cessnassa.
Syttyykö taas kerran yksi kiivas väittely aeromystiikasta ja nostovoiman synnystä?
;^)
Sorry, kysymykseni taisi olla huonosti muotoiltu ja väärässä paikassa.
Tarkoitukseni oli lähinnä kuulla, aiheuttaako mm. täälläkin esiintynyt vahva usko omaan oikeassaoloon, jonkinlaisia kiihtynyttä debattia muistuttavia tuokioita ?
ps. Aerobatin selkälennosta (tai sen yrityksestä) on kyllä omakohtaisia kokemuksiakin.
Ei minulla ole ikinä ollut ongelmia oppilaiden kanssa. Näitä inttäviä keskusteluita käydään toisinaan platalla opettajien välillä... ei paljoa, mutta silloin tällöin.
;^)
No se "liikesuihku" tarkoittanee sellaista suihkuturbiinikäyttöistä lentokonetta, johon mahtuu kymmenkunta matkustajaa...
Et kai vain yritä selittää nostovoimaa tuolla?
Kuten varmaan muistatte, niin tämäkin kinastelu sai alkunsa siitä, että minä väitin, että lentokoneiden paino lepää suhteellisen tukevasti maanpinnalla.
"Et kai vain yritä selittää nostovoimaa tuolla?"
En voi tietenkään vastata kirjoittajan puolesta mitä hän sillä tarkoitti, mutta väite sinänsä on tai ainakin kuulostaa suurinpiirtein samalta kuin minun väitteeni. Joten oletan kirjoittajan tarkoittavan samaa.
Minä taas tarkoitin väitteelläni sitä, että jotenkin se lentokoneen/helikopterin/minkä-tahansa-lentävän-esineen paino välittyy jotenkin maanpinnalle.
Väitteelläni en edes yrittänyt selittää sitä tarkkaa "mekanismiä" millä erilaiset lentohärvelit saavat sen nostovoiman aikaiseksi. Vaan "pointti" oli siinä, että se voima kuitenkin välittyy ilmaan. Ja ilmasta se voima välittyy maahan.
Ainakin minun tietääkseni painovoima vetää aina suoraan painovoimakeskipistettä kohti, joka tässä tapauksessa sijaitsee Maan ytimessä. Jos lentokoneen paino halutaan kumota jollain voimalla, niin jos oikein pikkumaiseksi halutaan ryhtyä, niin se voima on haettava sen painovoima keskipisteen toiselta puolelta.
Jos lentokone on tukevasti maanpinnalla, niin se vastavoima löytyy lopulta sitä kautta, että Maa itsessään välittää tuon voiman aina sinne toiselle puolelle asti missä taas painovoima vetää sitä maan toista puoliskoa tänne päin.
Jos lentokone nousee ilmaan, niin se ottaa nostovoimansa ilmasta. Mutta jos ilma ei ota tukea mistään, niin kaiken järjen mukaan sen pitäisi "pudota"... Vaan niin ei kuitenkaan käy. Ilmakehä ei siirry minnekään. Miksi? Minun käsitykseni mukaan maanpinta tukee ilmakehää, eikä se siksi "putoa" minnekään.
Toinen vaihtoehto, minkä minä voisin keksiä olisi se, että ilmakehä toimisi jonkinlaisena holvi-rakenteena, ja voima kiertäisi maan, ja siten ilmakehä tukisi itse itsensä maan ympärille... Mutta en usko, että tuommoista ilmiötä edes on... Tai jos on, niin se ei taida olla kovin merkityksellinen.
"Et kai vain yritä selittää nostovoimaa tuolla?"
Nimimerkki joku... vastasi hyvin puolestani. Nostovoiman selitys on, että siivellä käännetään virtausta, jolloin virtauksen liikemäärävuolle syntyy myös maan vetovoiman suuntainen komponentti, jolla vetovoima kumotaan. Voima välittyy paineena siiven pintaan. Siiven pinnalla oleva paine joka poikkeaa vallitsevasta ilmanpaineesta aiheuttaa täten paineaallon, joka välittää voiman maahan.
Helikopteri, eli pyöriväsiipinen lentolaite ... perustuu siiven muodon ja kohtauskulman aiheuttamaan nostovoimaan. Aivan kuten lentokoneen potkurikin, tosin suunta eri kuin helikopterin roottorilla.
Tuo Laz on asiat oikeastaan selvittänyt lennonteorian osalta asan aivan oikein -- mutta hieman säestän.
Siipi suunnittellaan sen mukaan, millainen lentokone tahdotaan tehdä. Optimointia siiven profiilin, kohtauskulman, ja ilman virtausnopeuden suhteen käyttötarkoituksen mukaiseksi.
Hitaasti lentävän koneen siiven profiili on "pullea" jotta nostovoima matkalentonopeudessa saadaan pienimmällä haitallisella vastuksella, mitä jyrkällä kohtauskulmalla jytyyttäminen ei anna. "Pulleus" riipuu tietenkin matkalentonopeudesta, minkä vuoksi esim. hävittäjissä siipi lähes "veitsimäinen" (paine-ero riittävä suurissa noepuksissa)... jonka nostovoima hitailla nopeuksilla puolestaan todellakin saadaan aikaan suurella kohtaukulmalla ja suurilla tehoilla (laskusiivekkeitä unohtamatta).
Rönsyilytin tätäkin keskustelua sitten hieman osaltani... OH-PEA
Eikö se ole totta että valon ei kulje valon nopeudella. Valon nopeus tarkoittaa siis nopeutta mitä mennessä kappale kulkee pisteestä a pisteeseen b aikaan 0s. Olisiko tämä abssoluuttinen maksimi nopeus 300000m/s?
ei ol torellist!
http://www.sweco.se/templates/CampaignPage____15509.asp
siellä on muitakin mielenkiintoisia juttuja. Jos et pääse linkin kautta, mene
http://www.sweco.se/templates/startpage____14370.asp josta painele keskimmäistä kuvaa (seisot hississä jne); siellä on paljon mielenkiintoisia asioita.