up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله آئروديناميک PDF
QR code - آئروديناميک

آئروديناميک

آئروديناميک بخشي از فيزيک است که به بررسي مکانيک اجسام متحرک در گازها اختصاص دارد. و در آن بويژه به نيروهاي وارد بر اجسامي که در هوا در حرکتند توجه مي‌شود. آزمايش نشان مي‌دهد که نيروي وارد بر جسم متحرک در هوا بستگي به شکل جسم و سرعت آن دارد. يکي از اين نيروها ، نيروي رو به بالايي است که آن را بالابر آئروديناميکي مي‌نامند. همچنين نيرويي هم از جهت مخالف حرکت بر جسم وارد مي‌شود که آن را مقاومت يا پس کششي آئروديناميکي مي‌نامند.
● مهندسي آئروديناميک
رشته مهندسي آئروديناميک رشته‌اي است که در آن اجسام ، با استفاده از اصول شناخته شده آئروديناميک ، به گونه‌اي طراحي و ساخته مي‌شوند که به هنگام حرکت در هوا اثرات آئرديناميکي وارد بر آنها بهينه شود. براي مثال هواپيماها ، اتومبيلها و کاميونها و انواع پرتابه‌ها را بر اساس اصول آئروديناميک طراحي مي‌کنند. در هر يک از اين موارد لازم است که مقاومت آئرديناميکي وارد بر جسم به هنگام حرکت در هوا به کمترين مقدار برسد. اين نوع طراحي را مقاومت - کاهي مي‌نامند. زيرا اين طراحي عبور هوا را در اطراف جسم تسهيل مي‌کند و نيروي مقاومت وارد بر جسم را به حداقل مي‌رساند
● دو مثال عملي براي آئروديناميک
آهنگ مصرف انرژي در اتومبيل استانداردي که با سرعت حدود ۶۵ km h حرکت مي‌کند، در حدود ۷۲w است. تقريبا ۴.۶w از اين انرژي صرف غلبه بر مقاومت آئروديناميکي يا مقاومت هوا مي‌شود. مطالعات تجربي نشان مي‌دهد که توان لازم براي اينکه اتومبيلي بتواند بر مقاومت هوا غلبه کند تقريبا به نسبت مکعب سرعت آن افزايش مي‌يابد. بنابراين توان لازم براي غلبه بر مقاومت هوا براي اتومبيلي که با سرعت۱۳۰ km h در حرکت است، هشت برابر توان لازم براي اتومبيلي است که با سرعت ۶۵ km h حرکت مي‌کند
در دوره بحران انرژي در دهه ۱۹۷۰ مقاومت - کاهي در کاميونهاي باربري اثرات مقاومت هوا را بين ۱۰ تا ۲۰ درصد کاهش داد. و کاستن حداکثر سرعت مجاز از ۱۲۰ km h به ۹۰ km h اين اثرات را تا حدود ۲۲۰ درصد کاهش داد. اينها دو نمونه عملي از تحليل آئروديناميکي هستند که در مسائل واقعي بکار رفته‌اند.
● اساس آئروديناميک
يکي از مفيدترين تحليلهاي آئروديناميکي ، بررسي حرکت گوي کروي در هواست. حرکت کره‌اي با سقوط آزاد در هوا را با استفاده از رابطه‌اي پس کششي (يا مقاومتي) که به قانون استوکس مشهور است، مي‌توان بررسي کرد. اين قانون به صورت۶&۹۵۱;rv = نيروي پس کششينوشته مي‌شود که در آن &#۹۵۱; ضريب چسبندگي هوا ، r شعاع کره ، v سرعت کره است. اين نيروي مقاومت در خلاف جهت نيروي ناشي از گراني (يا وزن) بر جسم وارد مي‌شود.
سرعت سقوط کره تا آنجا افزايش مي‌يابد که بزرگي نيروي مقاومتي با وزن جسم برابر مي‌شود mg = ۶&۹۵۱;rv. سرعتي که از معادله بدست مي‌آيد، v=mg ۶&۹۵۱;r ، چون تا پايان حرکت ثابت مي‌ماند سرعت حد مي‌گويند. همين نوع تحليل را مي‌توان براي شکلي از جسم که در هوا سقوط آزاد مي‌کند بکار برد، اما ضريب شکل جسم و نحوه وابستگي به سرعت را بايد از طريق آزمايش بدست آورد.
● بررسي حالات فيزيکي اجسام در آئروديناميک (مسير حرکت در حرکت جسم کروي در هوا )
در وضعيت حرکت توپهاي بيسبال ، تنيس ، گلف ، بستکبال ، وزنه برداري پرتاب شده در پرتاب وزنه را مي‌توان بر اساس سير حرکت کره‌اي که در هوا پرتاب شده است بررسي کرد. در تمام اين موارد نيروي مقاومت کند کننده وارد بر توپ متحرک با مربع سرعت کره در هوا متناسب است. به همين ترتيب نيروي مقاومت وارد بر دونده‌اي که با سرعت V در جهت مخالف با بادي که با سرعتV مي‌وزد در حرکت است متناسب خواهد بود. با (V+v)۲پرش طول در پرش طول نيروي مقاومتي حرکت ورزشکار را پيش از جدا شدن از زمين کند مي‌کند و همچنين سرعت پرش وي را در هوا کاهش مي‌دهد. در اين تحليل ، چگالي هوا نيز نقش دارد. براي مثال در بازيهاي المپيک شهر مکزيک ، براي پرش رکوردهايي کسب شد که مي‌توان کاهش چگالي هوا را که ناشي از ارتفاع زياد محل مسابقات بود در آنها موثر دانست.
● اثر حفاظتي
مي‌توان نشان داد که اثر حفاظتي دويدن پشت سر دونده‌اي ديگر مي‌تواند مقاومت وارد بر دونده پشت سري را به مقدار ۱ ۲ تا ۱ ۵ نيروي مقاومت وارد بر دونده جلويي کاهش بدهد. اين مطلب ، مبناي فيزيکي روشهاي دوندگان با تجزيه رمي است که زير سايه رقيب حرکت مي‌کنند. همين اصل را در مورد دوچرخه سواري نيز مي‌توان بکار برد که نتيجه موثرتري دارد. زيرا سرعتهاي دوچرخه سواري بيش از دو برابر سرعتهاي دويدن هستند. اثر حفاظتي براي دوچرخه سواران نشان مي‌دهد که نيروي مقاومت وارد بر دوچرخه سوار جلويي هشت برابر نيروي مقاومت وارد بر دونده عقبي است. به اين ترتيب نيروي مقاومت وارد بر دوچرخه عقبي دست کم به ۱ ۳ کاهش خواهد يافت.

آئروديناميک بخشي از فيزيک است که به بررسي مکانيک اجسام متحرک در گازها اختصاص دارد. و در آن بويژه به نيروهاي وارد بر اجسامي که در هوا در حرکتند توجه مي ...

● ميدان دافعه : فرض مي کنيم بتوان بايک ژنراتور موهوم يک ميدان دافعه به وجود آورد ، اين ميدان که از نظر وسعت محدود است ، چنان فرض شده که هرگاه تمام جرم ...

● نمونه اي از تقسيم بندي کاربردهاي آن نيز در زير آمده است. الف) کاربرد در ساخت مواد نانوفناوري تغيير بنيادي مسيري است که در آينده، موجب ساخت مواد جديد ...

نيروي آيروديناميکي به عنوان يکي از نيروهاي مقاوم وارد از طرف جاده شناخته مي شود. نيروي آيروديناميک وارد بر خورد، با نيروي ودراگ و نيروي بالا برنده و پ ...

دانلود نسخه PDF - آئروديناميک