Posted on April 11, 2022
τα αεροπλανα
Ένα αεροπλάνο μπορεί να πετάει ευθύγραμμα με σταθερή ταχύτητα για τον ίδιο λόγο που οτιδήποτε μπορεί να κινείται ευθύγραμμα με σταθερή ταχύτητα. Η συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται πάνω του είναι μηδέν.
Αυτό δε σημαίνει πως στο αεροπλάνο δεν ασκούνται δυνάμεις. Κατά κύριο λόγο ασκούνται τέσσερις: Το βάρος, η άντωση, η ώση και η οπισθέλκουσα.
Το βάρος φαντάζομαι σου είναι γνωστό. Είναι η έλξη που ασκεί η Γη στο αεροπλάνο. Για να αιωρηθεί ένα αντικείμενο πρέπει κάποια δύναμη να υπερνικήσει αυτή την έλξη. Για τα πουλιά και τα αεροπλάνα τον ρόλο αναλαμβάνει η άντωση η οποία παράγεται από τα φτερά αλλάζοντας την πίεση και την κατεύθυνση του αέρα που πέφτει πάνω τους. Τα δύο αυτά φαινόμενα είναι αλληλένδετα. Η αλλαγή της κατεύθυνσης του αέρα οδηγεί σε αλλαγή της πίεσης γύρω απ’ το φτερό και η αλλαγή της πίεσης οδηγεί σε αλλαγή της κατεύθυνσης. Μπορούμε όμως να τα μελετήσουμε ξεχωριστά.
Όταν το αεροπλάνο βρίσκεται παρκαρισμένο στο έδαφος ο ίδιος αριθμός μορίων αέρα το βρίσκει απ’ όλες τις πλευρές του. Η πίεση του αέρα στο αεροπλάνο δηλαδή είναι σταθερή. Αυτό αλλάζει όταν το αεροπλάνο αρχίζει να κινείται.
Λόγω της ύπαρξης των φτερών στη ροή του αέρα δημιουργείται μια διαφορά πίεσης: Το πάνω μέρος έχει μικρότερη πίεση σε σχέση με το κάτω. Με άλλα λόγια, περισσότερα μόρια αέρα χτυπούν το κάτω μέρος του φτερού απ' ότι το πάνω. Λόγω της διαφοράς πίεσης δημιουργείται μια δύναμη προς τα πάνω και το αεροπλάνο πετάει.
Ο δεύτερος τρόπος που τα φτερά παράγουν άντωση είναι ιδιαίτερα εμφανής στα ελικόπτερα. Αυτό που κάνουν τα ελικόπτερα είναι να σπρώχνουν με τους έλικες τους τον αέρα προς τα κάτω. Όπως έδειξε ο αξιολάτρευτα εκκεντρικός κύριος Νεύτωνας, κάθε δράση έχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Δράση: Το ελικόπτερο σπρώχνει τον αέρα προς τα κάτω. Αντίδραση: Ο αέρας σπρώχνει το ελικόπτερο προς τα πάνω.
Καθώς ο αέρας ρέει πάνω στα φτερά η φυσική του τάση είναι να συνεχίσει να κινείται σε ευθεία γραμμή. Τα φτερά όμως τον εξαναγκάζουν να ακολουθήσει την καμπυλότητά τους. Εφόσον η πορεία του αέρα αλλάζει τα φτερά θα πρέπει να του ασκούν μια δύναμη με φορά προς τα κάτω. Ως αντίδραση, ο αέρας ασκεί μια δύναμη στα φτερά με φορά προς τα πάνω και το αεροπλάνο πετάει.
Δεν είναι απαραίτητο όμως τα φτερά να έχουν έντονη καμπυλότητα για να πετύχουν αυτόν τον σκοπό. Ακόμα και επίπεδα, ή σχεδόν επίπεδα φτερά, μπορούν να πετάξουν αρκεί να έχουν μη μηδενική γωνία προσβολής, όπως απέδειξαν πριν από περίπου 100 χρόνια οι αδερφοί Wright και κάθε παιδί που χρησιμοποιεί τις σαΐτες ως δίαυλο επικοινωνίας. Το κάνουν ακόμα αυτό τα παιδιά; Ή χρησιμοποιούν αυτά τα... snapstagram; Τέλος πάντων. Μεγαλύτερη γωνία προσβολής οδηγεί σε μεγαλύτερη άντωση, μέχρι φυσικά ένα όριο.
Τώρα, για να υπάρξει αυτή η ροή που ανυψώνει το αεροπλάνο, το αεροπλάνο θα πρέπει να κινείται σε σχέση με τον αέρα. Κι εδώ μπαίνουν στο παιχνίδι οι κινητήρες οι οποίοι παράγουν την ώση του αεροπλάνου.
Ένα επιβατικό αεροπλάνο συνήθως διαθέτει κινητήρες τζετ. Υπάρχουν διάφορων ειδών τέτοιοι κινητήρες αλλά όλοι πάνω-κάτω λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο. Αρχικά ο περιβάλλων αέρας εισέρχεται στη μηχανή, συνήθως μέσω ενός τεράστιου ανεμιστήρα. Κάποιο κομμάτι του μπαίνει στον πυρήνα της μηχανής όπου συμπιέζεται, αναμιγνύεται με καύσιμο και αναφλέγεται. Τέλος, τα καυσαέρια εξέρχονται από πίσω με μεγάλη ορμή ωθώντας το αεροπλάνο προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα κάνει πάλι την εμφάνισή του. Το αεροπλάνο σπρώχνει τον αέρα προς τα πίσω, ο αέρας σπρώχνει το αεροπλάνο μπροστά.
Δεδομένου ότι ο αέρας είναι απαραίτητος ώστε να υπάρξει πτήση μπορεί να σου φανεί αντιφατικό ότι τα αεροπλάνα πετάνε σε υψόμετρο 9 με 12 χιλιόμετρα, γιατί εκεί υπάρχει... λιγότερος αέρας. Όπως τα περισσότερα πράγματα στη ζωή οι πτήσεις απαιτούν ορισμένους συμβιβασμούς. Λιγότερος αέρας σημαίνει μικρότερη οπισθέλκουσα και οικονομία στα καύσιμα. Εκτός αυτού, σ’ αυτά τα υψόμετρα αποφεύγονται ορισμένα καιρικά φαινόμενα που θα έκαναν τα ταξίδια κάπως... λιγότερο ευχάριστα. Λιγότερος αέρας όμως σημαίνει και μικρότερη άντωση. Οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα αυξάνοντας το μέγεθος των φτερών, το οποίο βέβαια αυξάνει το βάρος του αεροπλάνου και την κατανάλωση καυσίμου. Εν πάση περιπτώσει, ο συμβιβασμός αποδίδει και όλοι τελικά μένουν ευχαριστημένοι... Συνήθως.
Ο Δαίδαλος και ο Ίκαρος είναι δύο μυθικά πρόσωπα που απέδρασαν από τη φυλακή του βασιλιά Μίνωα χρησιμοποιώντας φτερά από κερί και πούπουλα. Ο Ίκαρος, γιος του Δαίδαλου, θαμπωμένος από την αίγλη της πτήσης πλησίασε υπερβολικά κοντά στον Ήλιο, το κερί από τα φτερά του έλιωσε και πνίγηκε στη θάλασσα που σήμερα ονομάζουμε Ικάριο πέλαγος.
Υπάρχουν διάφορες ερμηνείες για τον μύθο του Δαίδαλου και του Ίκαρου. Μία απ' αυτές λέει πως ο Δαίδαλος τιμωρήθηκε, μέσω του θανάτου του γιου του, για την ύβρη που διέπραξε ξεπερνώντας τα όρια της ανθρώπινης φύσης. Η πτήση ήταν προνόμιο μόνο των πουλιών και των θεών.
Αλλά όχι πια. Το αεροπλάνο είναι ένα θαυματουργό επίτευγμα της μηχανικής και της επιστήμης. Την επόμενη φορά που θα μπεις σ’ έναν τέτοιον τεράστιο, μεταλλικό, υπό πίεση κύλινδρο που σε πηγαίνει στον προορισμό σου γλιστρώντας απαλά στον αέρα, προσπάθησε να θυμάσαι πως σίγουρα δε θα υπήρχε αν οι άνθρωποι δε μοχθούσαν καθημερινά για να ξεπεράσουν τ’ όρια που σήμερα θεωρούμε απαραβίαστα.
Posted on April 11, 2022
Αεροπλάνα
Το αεροπλάνο είναι μηχανοκίνητο αεροσκάφος σταθερών πτερύγων το οποίο ωθείται μπροστά από έναν κινητήρα αεριώθησης ή έναν έλικα. Υπάρχουν αεροπλάνα σε διάφορα είδη μεγεθών, σχεδίων, και διάταξης πτερύγων. Τα βασικά μέρη των αεροπλάνων είναι η άτρακτος, οι πτέρυγες, τα πηδάλια, η έλικα, οι κινητήρες και το σύστημα των τροχών. Υπάρχουν 4 δυνάμεις που βοηθάνε το αεροπλάνο να πετάξει α) η δύναμη της ανύψωσης είναι αυτή που ωθεί το αεροπλάνο προς τα πάνω β) η δύναμη της αντίστασης είναι αυτή της αντίστασης του αέρα γ) η δύναμη της ώθησης είναι αυτή που δίνει ο κινητήρας στο σκάφος για να κινηθεί δ) η δύναμη της βαρύτητας είναι αυτή που δημιουργείται από το βάρος του αεροσκάφους.