Аэродинамическая составляющая полной силы
Составляющая аэродинамической силы, направленная перпендикулярно вектору скорости невозмущенного потока. Именно эта сила преодолевает силу тяжести, позволяя самолету или птице лететь.
Близкие слова
- аэродинамическая составляющая
При увеличении угла атаки подъемная сила растет до момента срыва потока.
Конструкторы рассчитывают площадь крыла так, чтобы подъемная сила компенсировала вес машины.
Гидродинамическое воздействие на подводные объекты
Сила, действующая на тела, движущиеся в жидкости (гидрокрылья, подводные крылья катеров), направленная перпендикулярно направлению движения. Используется для поднятия корпуса судна над водой.
Близкие слова
- гидродинамическая составляющая
Гидрокрылья создают достаточную подъемную силу, чтобы поднять корпус катера над волнами.
В гидродинамике формула расчета идентична авиационной, но плотность среды выше.
Физическая природа явления
Возникновение подъемной силы объясняется законами Бернулли и третьим законом Ньютона. Форма профиля крыла заставляет воздух над крылом проходить с большей скоростью, чем под ним. Согласно закону Бернулли, там, где скорость потока выше, давление ниже. В результате возникает разница давлений: снизу давление выше, чем сверху, что создает результирующую силу, направленную вверх.
Важно понимать, что подъемная сила — это не отдельный физический вид взаимодействия, а проекция полной аэродинамической силы на ось, перпендикулярную потоку. Поэтому при изменении угла установки крыла меняется баланс между подъемной силой и лобовым сопротивлением.
Факторы, влияющие на величину
Величина подъемной силы описывается формулой: Y = 0.5 * ρ * V² * S * Cy, где ρ — плотность воздуха, V — скорость полета, S — площадь крыла, а Cy — коэффициент подъемной силы. Из этой зависимости следует, что сила растет квадратично со скоростью: удвоение скорости увеличивает подъемную силу в четыре раза.
Коэффициент Cy зависит от формы профиля и угла атаки. При увеличении угла атаки до определенного предела коэффициент растет, но после достижения критического угла поток срывается с верхней поверхности крыла, и подъемная сила резко падает — это явление называется сваливанием.
Отличие от других аэродинамических сил
Часто возникает путаница между подъемной силой и тягой. Тяга создается двигателями или винтами и направлена вдоль оси движения, преодолевая лобовое сопротивление. Подъемная сила же создается только крылом (или несущей поверхностью) и направлена вверх, преодолевая вес аппарата.
Также стоит различать статическую плавучесть (силу Архимеда), которая действует на дирижабли и аэростаты. Она возникает из-за разницы плотностей газа в оболочке и атмосферы и не требует движения объекта для своего возникновения, в отличие от динамической подъемной силы.