Como você explicaria Bernoulli para uma criança de nove anos?

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Esta é uma questão de princípios da aviação vinda da minha filha de nove anos que eu preciso de ajuda. Eu estava explicando a ela o princípio do vôo e o fato de que você precisa de fluxo de ar sob a asa para criar sustentação e que é por isso que um avião em uma subida íngreme irá parar. Então ela disse, por que não ter dois grandes soprar ar através das asas (não estamos falando sobre as hélices aqui, mas sim um ventilador externo para criar fluxo de ar) para que haja sempre um fluxo de ar ininterrupto !!!! Não sei exatamente como responder isso. A melhor explicação que eu poderia pensar em dar a ela foi como um barco a vela não pode navegar simplesmente colocando um grande fã no barco ... mas eu não acho que ela estava convencida.

    
por yankeemike 09.05.2014 / 05:33

7 respostas

Funciona, mas são apenas as asas. Para um voo controlado, precisaríamos de dois grandes ventiladores para as asas (um para cada), dois pequenos ventiladores para os elevadores e mais um para o leme.

Então são 5 fãs para cada avião.

O conceito de vôo controlado pode ser demonstrado ao se pendurar duas cordas em qualquer aeromodelo (as de plástico são recomendadas, os aeromodelos param exatamente como aviões reais ...). Se quisermos aumentar ou diminuir, precisaríamos de pelo menos três strings.

Outra conseqüência de ter os ventiladores soprando o ar para trás através da asa é, devido à ação e reação, há um impulso empurrando o avião para frente. Isso não é uma coisa ruim, os aviões são projetados para avançar para ir de A para B, não criar verticalmente, em seguida, estabelecer exatamente onde começou.

Assim, o avião de 5 ventiladores avançará de qualquer maneira. Os engenheiros descobriram que é melhor ter um ventilador, chamado de "hélice", no nariz do avião, em vez de 5.

    
24.01.2015 / 07:47

O princípio de Bernoulli provavelmente não é o melhor ponto de partida para explicar a geração de sustentação, especialmente se você não explicar primeiro a origem do efeito de Bernoulli! Invocações ingênuas de Bernoulli levaram a uma série de "explicações" incorretas que são amplamente divulgadas, como a idéia de que o ar flui mais rápido sobre a superfície superior de uma asa porque é mais curva que a inferior, e assim cria um caminho mais longo . Se esta explicação estivesse correta, aviões de papel e vôo invertido seriam impossíveis.

O princípio de Bernoulli é uma conseqüência das leis de movimento de Newton aplicadas ao fluxo de fluido incompressível. Para explicar a sustentação, você pode começar invocando Newton diretamente, observando que a sustentação é a reação à aceleração para baixo do fluxo de ar ao redor da asa. Bernoulli entra na imagem quando você calcula as mudanças de pressão e velocidade dentro desse fluxo de ar.

Dessa perspectiva, podemos ver que, enquanto o ar soprando sobre uma asa cria um pouco de sustentação, como a asa desviará pelo menos parte do fluxo de ar para baixo, você terá mais sustentação apontando o ventilador diretamente para baixo. Isto é, claro, o que um helicóptero faz, e é preciso muita potência, então o sopro de asas, sendo uma maneira menos efetiva de gerar sustentação, exigiria ainda mais. Se, ao invés disso, você usar o ventilador como uma hélice, você terá que produzir um impulso suficiente para conter o arrasto, que pode ser de apenas 1/50 da sustentação.

    
09.05.2014 / 18:33

Sopre o topo de um pedaço de papel e ele se erguerá. Ele se levanta pelas mesmas razões que uma asa faz.

    
09.05.2014 / 09:41

Dirija pela estrada. Diga a ela para enfiar o braço pela janela e fingir que é uma asa de avião. Esse será um ótimo ponto de partida para explicar como quando o ar flui sobre seu braço, cria áreas de alta e baixa pressão, o que causa elevação.

Para explicar a pressão alta e baixa para ela, (que é uma lata completamente inteira de vermes) sangre o ar de um pneu de bicicleta. Também abrir uma lata de refrigerante ajudaria.

Também parece que você precisa explicar as Leis de Newton (ou pelo menos a terceira). Existem inúmeros exemplos disso na vida cotidiana. Você anda no chão, o chão ajuda você, etc, etc ...

Todo mundo aprende de maneira diferente. Pessoalmente eu sou um defensor da aprendizagem por experimentação, tentativa e erro. Tente encontrar novas maneiras de deixá-la descobrir os conceitos de física por conta própria através da experimentação e, em seguida, fornecer o conhecimento acadêmico.

Mecânica de vento, elevação, fluxo e fluidos são conceitos muito amplos que requerem simplificação por muitos anos no processo de aprendizado. Qual é o que é aprendizagem, um processo. Comece pequeno, construa gradualmente e verá resultados mais rápidos do que você pensa.

Experiência: Sou estudante a maior parte da minha vida, então sei muito sobre não saber muito.

    
09.05.2014 / 07:56

Apesar de tardio, PARA A pergunta do OP :   O empurrão para baixo da asa no ar é um bom começo. Empurrar um pouco de ar faz com que a asa seja empurrada para cima. Este é Newton # 3 e o que eu chamo de Fenômeno Natural de "Forças Emparelhadas".

Eu uso o exemplo de empurrar de um barco para pular para o cais. O barco então se afasta. Você pode até falar sobre carregar o barco com mais massa para reduzir o movimento para evitar a queda (como mostrado em muitos vídeos "engraçados"). Quanto mais massa (de barco ou ar) for empurrada, menos precisa ser acelerada. Assistindo a testes e fazendo alguns cálculos, você pode ver essa massa de ar acelerada a cerca de 30 pés por segundo para um grande avião comercial. (F = MA)

Você também pode mencionar o "downwash" de helicóptero, um propwash de hélice comum ou um jato de propulsão a jato para exemplos do "empurre algo e seja empurrado para o outro lado" do # 3 de Newton. A explicação de pressões e gradientes de pressão em torno da asa para conseguir isso é mais longa do que uma criança de 9 anos provavelmente precisa.

No entanto, os cientistas descobriram que o ar que se move acima do topo deve se curvar e seguir a superfície superior, e isso (detalhes omitidos) também faz com que mais ar seja empurrado para baixo e acrescente ao elevador. Detalhe explicando porque o efeito da superfície superior se torna mais complexo e deve ser bem entendido antes de tentar explicá-lo e somente se necessário. (O "caminho mais longo" não faz com que ele acelere. Tem a ver com acelerar o ar ao redor de uma curva) O aluno pode aceitar que há mais que eles não entenderão e podem ser satisfeitos por um parcial, mas correto, explicação.

Não sei ao certo para onde vai essa parte de escalada, mas é sempre o movimento relativo da asa pelo ar (chamado "Vento Relativo") que é importante, não o ângulo de subida. Eu acredito que você se refere ao "Angle of Attack" (AOA). Este é o ângulo que a asa faz quando encontra o vento relativo. Se o nariz estiver apontado para cima, mas estiver voando mais ou menos nivelado, isso ocorre porque é necessária mais força de sustentação, normalmente em baixa velocidade, quando a velocidade no ar e, portanto, a elevação é menor. Em algum momento, quando o ângulo da asa aponta muito, o fluxo suave de ar fica turbulento. Ele gira ao invés de seguir a asa suavemente e isso destrói o fluxo superior e uma grande parte do levantamento. Isso é chamado de "stall". Esta é a prova de que não é justa a superfície inferior que produz sustentação, caso contrário, a perda de fluxo suave por cima do topo seria "não importa".

Além disso, o ventilador acima da asa é na verdade uma idéia BOA . Isso usa o chamado efeito Coanda e foi usado em aeronaves. O primeiro que eu estava ciente, quando jovem, era o F-104 com suas pequenas asas. A fim de reduzir a velocidade de aterrissagem (e realmente torná-la aterrissável - sem motor, sem terra - socorrendo), eles direcionaram um jato de ar para o motor através de fendas cuidadosamente projetadas sobre a asa. Foi chamado de "Controle de Camada Limite".

POR FAVOR, todos os leitores , veja essas fontes autorizadas. Eles discutem o elevador e você deve ser capaz de adaptar partes deles e simplificar conforme necessário.

Peter Eastwell Bernoulli?
link   Como professor, ele não gostou do que leu e pesquisou para encontrar a verdade.

Weltner em PDF - "Interpretações erradas da lei de Bernoulli"

link

Eu postaria mais links, mas sou limitado. O Google pode encontrá-los ...

O Prof Babibski @ Cambridge tem um vídeo no youtube, mas você deve obter os slides dos links abaixo do vídeo. XWdNEGr53Gw

Seus slides ausentes estão em docs.google.com
/ arquivo / d / 0B0JABuFvb_G_MkpBZHJmRGo3UkU / editar? usp = compartilhamento

Ele também tem um artigo comparável sobre ww3.eng chamado "Senior-glider / howwingswork.pdf"

Anderson & Eberhardt AAPT paper: A "Descrição Newtoniana do Elevador de uma Asa" - Revista 2009: em comcast.net/~clipper-108/Lift_AAPT.pdf

gifday.com tem um ótimo GIF animado de um teste A380 que permite que você realmente veja o downwash: 2012/02 / a380.gif

Atenciosamente, Ciência / Assessoria Técnica do Centro de Aprendizagem do Challenger Steve N.

    
24.01.2015 / 06:36

Uma boa demonstração do princípio de Bernoulli pode ser feita com uma bola de pingue-pongue e um funil.

Ao soprar no funil, a bola de pingue-pongue é levantada, ao contrário do que é esperado (incluindo um ducto divergente ):

Fonte .

Assim que a bola entra no funil, e o espaço entre a bola e a parede interna do funil é reduzido, a pressão diminui e a bola é mantida pela pressão atmosférica empurrando a superfície não exposta ao ar acelerado.

    
27.02.2017 / 02:00

Você pode ... e alguns fazer ... mas você não irá mais rápido assim

Bem, na verdade, ela está certa: você pode usar um motor para explodir as asas e criar o elevador dessa maneira. E esse princípio é usado em algumas aeronaves, como no o ekranoplan da classe Lun .

... mas apenas quando decola .

O problema é que uma grande parte da confiança do motor atinge as asas, que então freia o avião , por causa do arrasto. O impulso que você ganha com o motor é, portanto, perdido de volta nas asas. O avião está se empurrando contra si mesmo, então não chega à velocidade que queremos.

Então você pode dizer a ela: ela está certa, você pode fazer assim.

Mas você não quer fazer dessa forma porque uma vez que o avião avança o suficiente para não precisar da "ajuda" dos motores para permanecer no ar ... então não podemos desligar isso. E então o esquema dela se torna um grande freio, então o avião não pode ir muito rápido.

    
19.09.2018 / 18:18