ВОЗДУШНЫЕ СИЛЫ
Теперь мы знаем, какую большую роль играет форма тела при движении в воздухе. Но в законе сопротивления воздуха сказано еще, что сопротивление зависит не только от формы тела но и от положения тела относительно направления движения. Сейчас мы убедимся и в этом; мы увидим, что положение тела относительно направления движения играет в некоторых случаях огромную роль в динамическом летании.
Пусть плоская пластинка движется под углом 90° справа налево (фиг. 35). Как уже говорилось, впереди пластинки образуется
Фиг. 35. Движение в воздухе пластинки под углом 90°
аФиг.36. Движение пластинки под углом
\
область повышенного давления воздуха (обозначена знаками +), а сзади пластинки — область пониженного давления (обозначена знаками —). Мы говорили также, что вследствие разности давлений пластинку как бы присасывает к области пониженного давления. Иными словами, на пластинку слева направо давит некоторая сила
R. Мы видим, что сила R направлена против движения пластинки. Следовательно, сила R и есть сила сопротивления воздуха.Рассматривая наш чертеж, нетрудно понять, что эта сила только мешает движению пластинки. Но сейчас мы увидим, что при несколько ином положении пластинки к направлению движения действие силы
R будет совсем иное.
Фиг. 37. Разложение силы на две — по правилу параллелограмма
Пусть наша пластинка движется теперь тоже справа налево, но не под углом 90°, а под небольшим углом а, равным приблизительно 6 — 8° (фиг. 36). В этом случае, как показывает опыт, повышенное давление образуется под пластинкой, а пониженное над пластинкой. Вследствие разницы давлений под и над пластинкой возникает сила
R, которая и будет уже знакомой нам силой давления или сопротивления воздуха. Опыт показывает, что она будет направлена почти перпендикулярно к плоскости пластинки. Иными словами, здесь сила давления воздуха направлена уже не против движения пластинки, а под некоторым углом к направлению ее движения.Чтобы Понять действие силы
R на нашу пластинку, необходимо знать правило разложения одной силы на две (одну силу можно всегда заменить двумя силами, равными ей по действию).. Разложение одной силы ла две производится в механике по правилу параллелограмма сил. Познакомимся вкратце с этим правилом.Пусть на некоторое тело (фиг. 37, слева) действует сила
R, приложенная в точке О, которая называется точкой приложения силы г. Пусть требуется заменить силу R такими двумя силами, которые действовали бы, например, по направлениям. ОМ и ОN и производили бы вместе точно такое же действие, как и одна сила R. В механике эта мысль обычно выражается так: требуется разложить силу R на две силы, которые действовали.1
В механике сила обозначается отрезком прямой со стрелкой, указывающей направление, в котором действует сила.
бы по направлениям ОМ и ОМ. Для этого проведем из конца силы N две линии, параллельные ОМ и ОN (фиг. 37, справа), до пересечения с этими линиями, т. е. п о с т р о и м параллелограмм. Тогда мы и получим две силы а и b, которые могут заменить нашу силу
R. Так как сила R по своему действию равна сумме сил а и b, то она называется поэтому равнодействующей, а силы а и b — составляющими.Зная теперь разложение одной силы на две по правилу параллелограмма, обратимся опять к нашей пластинке.
Разложим силу давления (сопротивления) воздуха
R по двум направлениям: по вертикали и по горизонтали (фиг. 36). Тогда вместо силы R мы получим две силы: силу Р и силу N. Что же это за силы и каково будет их действие?Так как сила Р направлена вертикально вверх, то она будет, очевидно, стремиться поднять пластинку; поэтому сила Р и называется подъемной сило и. Сила же
Q направлена навстречу движению пластинки или, как говорят, “в лоб”, т. е. она тормозит движение; поэтому сила Q и называется силой лобового сопротивления. Таким образом, сила Rсостоит из двух воздушных сил, возникших вследствие сопротивления воздуха. Поэтому сила
R и называется силой полного сопротивления воздуха.Рассматривая фиг. 36, мы видим, что за пластинкой имеются сильные завихрения воздуха. Это доказывает, что, несмотря на наличие подъемной силы, пластинка встречает все же значительное сопротивление воздуха, тормозящее ее движение; иными словами, лобовое сопротивление пластинки велико.
