Czy ciężar samolotu lecącego na niebie jest przenoszony na ziemię?

Tak, w przybliżeniu z prędkością dźwięku.

Czy ciężar osób pływających w basenie jest również przenoszony na ziemię?

Tak

Jak to udowodnić?

Pływanie można ilościowo udowodnić za pomocą wagi kuchennej.Zważ obiekt, który będzie unosił się na wodzie.Napełnij miskę częściowo wodą.Zważyć bez przedmiotu, a następnie z nim.

Samolot można jakościowo zobaczyć na zdjęciach samolotu lecącego nisko nad wodą.

Gdyby samoloty leciały wyżej, aby uniknąć tarcia powietrza i przy znacznie większych prędkościach, krążyłyby po orbicie i żaden ciężar nie zostałby przeniesiony na ziemię.

Ale przy 900 km / h przyspieszenie dośrodkowe (V $ ^ 2 $ / R) wynosi około 0,1% g.Więc jego waga jest przenoszona w 99,9%.

Oczywiście ciężar obiektów pływających na wodzie jest przenoszony.Po prostu włóż dużo lodu do słoika z wodą, aby to sprawdzić.

Tak, siła nośna jest ostatecznie przenoszona na podłoże, dla teoretycznego „dowodu” (= obliczenia) można by prawdopodobnie zastosować koncepcję objętości kontrolnej w dynamice płynów i obliczyć równowagę pędu i równowagę ciśnień wokół powierzchni regulacja głośności.

Airplane w stabilnym locie poziomym:

Mówiąc prościej, rozkład ciśnienia wokół samolotu (głównie skrzydeł) generuje siłę nośną, jednocześnie wypychając powietrze w dół, aby zachować równowagę pędu. To samo w sobie wystarczy, aby zapewnić nośność.

Strumień powietrza skierowany w dół delikatnie popłynie w kierunku powierzchni ziemi i wywoła tam wzrost ciśnienia, ponieważ tam zostanie przekierowany, a tym samym przyłoży taką samą siłę nośną do ziemi.

W przypadku samolotu lecącego na dużych wysokościach strumień powietrza będzie ciągnął ze sobą otaczające powietrze z powodu tarcia w przestrzeni powietrznej, a tym samym będzie się rozszerzał. Ponieważ pęd jest zachowany, im większa poruszająca się masa, tym wolniejsza będzie prędkość. Zanim ten strumień powietrza zostanie przekierowany na ziemię, będzie to duża masa przy niskiej prędkości, więc wzrost ciśnienia dla przekierowania będzie bardzo mały i szeroko rozłożony.

W przypadku nisko lecącego samolotu strumień powietrza skierowany w dół jest znacznie bardziej skoncentrowany, co prowadzi do większego wzrostu ciśnienia na ziemi. (słowo kluczowe „efekt gruntu” i rzeczy widoczne na zdjęciu F18 powyżej).

Buoyancy pływaka w basenie:

To jest nieco prostsze - nie ma potrzeby sprawdzania sald momentum. Ziemia będzie musiała wspierać wszystko, co znajduje się w basenie, w przeciwnym razie basen przyspieszyłby w kierunku środka ziemi. Analogicznie, można postawić garnek z wodą („model basenu”) na wadze, a następnie dodać jabłko („model pływaka”) i sprawdzić, co pokazuje skala w obu przypadkach.

Wydaje się, że jest to zastosowanie trzeciego prawa Newtona: na każde działanie zachodzi równa i przeciwna reakcja.

Samolot leci, ponieważ powietrze pod nim wywiera siłę skierowaną ku górze na skrzydła.Istnieje również siła skierowana w dół z powietrza powyżej, ale kształt skrzydła wykorzystuje zasadę Bernouli, dzięki czemu siła skierowana w górę będzie większa.Siła wypadkowa jest skierowana w górę i musi być równa masie samolotu podczas lotu lub wznoszenia ze stałą prędkością w górę (będzie większa, gdy będzie przyspieszać w górę).

Dlatego skrzydła wywierają na powietrze pod nimi równą siłę skierowaną w dół.Każda objętość powietrza w podobny sposób wywiera siłę na objętość pod nią, docierając aż do ziemi.

W efekcie słup powietrza pod samolotem działa jak ogromne szczudła łączące samolot z ziemią.

Flying Aircraft

Logicznie: samolot jest wspierany przez reakcje z otaczającym powietrzem; powietrze jest podtrzymywane przez ziemię, więc tak, ciężar lecącego samolotu jest przenoszony na ziemię. Chociaż samoloty ze skrzydłami latają z powodu aerodynamiki, interakcje między cząsteczkami powietrza ostatecznie odzwierciedlają ciężar samolotu w ich interakcjach z ziemią. Im bliżej ziemi znajduje się statek powietrzny, tym efekt jest bardziej zlokalizowany (podczas przelotu samolotu zauważalne jest podmywanie); im wyższa wysokość, tym bardziej się rozprasza. To jest zmiana w zagadce „ ptaki w ciężarówce”.

Swimmer

Czy ciężar wody w basenie przenosi się na ziemię? Oczywiście tak.

Jeśli dodasz do basenu ilość wody równą wadze pływaka, czy zwiększy to przeniesienie ciężaru na ziemię? Oczywiście tak.

Jeśli dodasz pływaka do basenu, dlaczego inaczej potraktowałbyś dodawanie jego wagi? Nie masz.

Tak, tak, ciężar pływaka przenosi się na ziemię. Jednak ponieważ woda jest płynem, ciężarek nie jest przykładany bezpośrednio pod pływakiem; jest równomiernie rozłożony na całej dolnej powierzchni.

Obudowa samolotu

Przeprowadźmy eksperyment myślowy: co się stanie, jeśli zwiększymy liczbę samolotów w powietrzu, aż zasłonią one niebo 1? Jeśli ciśnienie przenoszone na ziemię nie powstrzymuje ich, to co? Czy samo powietrze ma jakąś magiczną bezwładność, która pozwala mu zawieszać samoloty bez przekazywania siły? Czy gęstość tego magicznego powietrza ma znaczenie? Czy moglibyśmy rozrzedzić atmosferę i nadal utrzymywać tę „skorupę samolotu”?

Zróbmy to. Połóżmy wszystkie samoloty na ziemi i pokryjmy powierzchnię pasem startowym, żeby samoloty toczyły się na kołach. Czy zgadzamy się, że ziemia ich trzyma? Teraz stopniowo dodawajmy powietrze, aż oderwą się. Zauważ, że gdy ich prędkość wzrasta i generują siłę nośną, zawieszenie będzie utrzymywać coraz mniej masy samolotu. Skąd się bierze ta winda i na co się napiera? Koła naciskają na ziemię, więc jeśli powietrze nie naciska również na ziemię, musisz przywołać jakąś magię, aby powiedzieć nam, co robi powietrze inaczej niż koła, aby przeciwdziałać grawitacji.

Efekt ziemi

Teraz okazuje się, że winda blisko powierzchni robi coś specjalnego, zwanego efekt ziemi. Ten wzrost siły nośnej jest tak wyraźny, że całe pojazdy zostały zbudowane, aby to wykorzystać. Jednym z największych takich "samolotów" był zbudowany przez Rosjan ekranoplan. Dramatyczny obraz F-18 ślizgającego się po oceanie przez @ Dale'a wygląda niesamowicie, ale nie oznacza bezpośrednio efektu ziemi, ponieważ wiemy, że te odrzutowce mogą latać na wysokości dziesiątek tysięcy stóp. Zważywszy, że ekranoplan nie mógł nawet wznieść się 100 'w powietrze, ponieważ jest całkowicie zależny od efektu ziemi, którym jest zwiększona siła nośna pchająca powietrze na pobliską powierzchnię (jak zwykle ziemia) .

Ucieczka

Teraz, jeśli masz duży metalowy talerz i próbujesz unosić go w basenie, jeśli płyta dokładnie pasuje do powierzchni basenu, woda powinna być w stanie go utrzymać. Ale co, jeśli talerz nie dokładnie pasował do kształtu basenu? A co by było, gdyby miał w sobie dziurę? Cóż, oczywiście zatonęłoby, a woda trysnęłaby z każdego znalezionego otworu. Huh.

Pomyślmy więc o tym przez chwilę. Grawitacja ściąga talerz w dół, wraz z wodą. A cząsteczki wody delikatnie podskakują blisko siebie, przeważnie nie idąc za daleko 2. Ale kiedy talerz z otworem zaczyna tonąć, nie mamy tylko metalu pchającego wodę, która pcha na ziemię. Mamy też metal pchający wodę, popychający strumień wody, który wystrzeliwuje w górę , przeciwnie do kierunku ruchu płyty!

Technicznie rzecz biorąc, spadająca metalowa płyta nie przyspiesza bezpośrednio żadnych cząsteczek wody w górę. Przeciwnie, płyta zwiększa ciśnienie na wodę powyżej ciężaru grawitacyjnego, a cząsteczki wody po prostu uciekają dowolną swobodną ścieżką, jaką mogą znaleźć. Fakt, że ciecze nie zachowują swojego kształtu, pozwala im przekształcić siłę działającą w dół płytki w siłę skierowaną do góry na niektóre cząsteczki wody. Tak więc, chociaż większość ciężaru talerza jest przenoszona przez wodę na dno basenu, część w rzeczywistości powoduje ucieczkę wody z basenu.

W ten sam sposób, gdyby nasza „powłoka samolotu” „unosiła się” w naszej atmosferze, ale nie była szczelna, wówczas część siły nośnej faktycznie zmierzałaby w kierunku wtłaczania powietrza między pęknięcia i przyspieszania z dala od ziemi . Więc nawet jeśli większość siły musi ostatecznie dostać się na ziemię, aby utrzymać ciężar samolotów, śliska natura gazów sprawia, że ​​nie możemy skierować całej siły nośnej dokładnie w dół.

Uwaga: cała masa samolotów musi ostatecznie zostać przeniesiona na ziemię, w przeciwnym razie nie będą one w stanie utrzymać lotu poziomego.Jednak „ciężar” samolotu także powoduje przenoszenie sił również we wszystkich innych kierunkach, w tym w górę .

Uwagi

1 Zignorujmy fakt, że nie ma możliwej ścieżki lotu dla wszystkich tych samolotów, zakładając prosty i poziomy lot lub że nie pokrywają one idealnie powierzchni kuli lubże efekty aerodynamiczne uniemożliwiłyby im latanie tak blisko siebie itp. Po prostu udawaj, że są krowami o kształcie kulistym.

2 Gdyby szli daleko, zauważyłbyś je jako prądy, chociaż dyfuzja barwnika w basenie powinna pokazać, że pojedyncza cząsteczka może w końcu przedostać się przez basen,tylko z ruchu Browna.

Krótka wersja: ciężar atmosfery, oceanów i wszystkiego, co w nich się znajduje, naciska na ziemię.Obejmuje to samolot, latający lub nie.