विषय
- लिफ्ट फोर्स इक्वेशन
- लिफ्ट समीकरण व्युत्पत्ति
- लिफ्ट गुणांक के अन्य उपयोग
- समीकरण और लिफ्ट गुणांक कैलकुलेटर
चाहे आप उन पक्षियों की उड़ान का अध्ययन कर रहे हों, जो अपने पंखों को आकाश में उठने के लिए मारते हैं या वातावरण में चिमनी से गैस के बढ़ने पर, आप यह अध्ययन कर सकते हैं कि "उड़ान के इन तरीकों के बारे में बेहतर तरीके से जानने के लिए वस्तुएं गुरुत्वाकर्षण के बल पर कैसे खुद को उठाती हैं। "
विमान के उपकरण और ड्रोन के लिए जो हवा के माध्यम से उड़ता है, उड़ान गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाने के साथ-साथ इन वस्तुओं के खिलाफ हवा के बल के लिए लेखांकन पर निर्भर करती है क्योंकि राइट भाइयों ने हवाई जहाज का आविष्कार किया था। लिफ्टिंग फोर्स की गणना आपको बता सकती है कि इन ऑब्जेक्ट्स एयरबोर्न को कितना बल चाहिए।
लिफ्ट फोर्स इक्वेशन
हवा के माध्यम से उड़ने वाली वस्तुओं को खुद के खिलाफ हवा के बल से निपटना पड़ता है। जब ऑब्जेक्ट हवा के माध्यम से आगे बढ़ता है, तो ड्रैग फोर्स बल का हिस्सा होता है जो गति के प्रवाह के समानांतर कार्य करता है। इसके विपरीत, लिफ्ट, उस बल का हिस्सा है जो वस्तु के खिलाफ हवा या किसी अन्य गैस या द्रव के प्रवाह के लिए लंबवत है।
रॉकेट या विमानों जैसे मानव निर्मित विमान, लिफ्ट बल समीकरण का उपयोग करते हैं एल = (सी)एल ρ वि2 ए) / 2 लिफ्ट बल के लिए एल, लिफ्ट गुणांक सीएलवस्तु के चारों ओर सामग्री का घनत्व ρ ("रो"), वेग v और विंग क्षेत्र ए। लिफ्ट गुणांक हवा की चिपचिपाहट और संपीडन सहित वायुजनित वस्तु पर विभिन्न बलों के प्रभाव को बढ़ाता है और लिफ्ट को और अधिक सरल बनाने के लिए समीकरण बनाते हुए प्रवाह के संबंध में शारीरिक कोण बनाता है।
वैज्ञानिक और इंजीनियर आमतौर पर निर्धारित करते हैं सीएल प्रायोगिक रूप से लिफ्ट बल के मानों को मापने और वस्तुओं के वेग, पंखों के क्षेत्र और तरल या गैस सामग्री के घनत्व की तुलना करके वस्तु को विसर्जित किया जाता है। लिफ्ट का ग्राफ बनाना। बनाम की मात्राρ वि2 ए) / 2 आपको डेटा बिंदुओं की एक पंक्ति या सेट देगा जो कि कई गुना हो सकता है सीएल लिफ्ट बल समीकरण में लिफ्ट बल का निर्धारण करने के लिए।
अधिक उन्नत कम्प्यूटेशनल तरीके लिफ्ट गुणांक के अधिक सटीक मूल्यों को निर्धारित कर सकते हैं। हालांकि लिफ्ट गुणांक का निर्धारण करने के सैद्धांतिक तरीके हैं, हालांकि। लिफ्ट बल समीकरण के इस हिस्से को समझने के लिए, आप लिफ्ट बल सूत्र की व्युत्पत्ति को देख सकते हैं और कैसे लिफ्ट बल गुणांक की गणना इन एयरबोर्न बलों के परिणामस्वरूप लिफ्टिंग ऑब्जेक्ट पर अनुभव की जाती है।
लिफ्ट समीकरण व्युत्पत्ति
वायु के माध्यम से उड़ने वाली किसी वस्तु को प्रभावित करने वाले बलों के असंख्य के लिए, आप लिफ्ट गुणांक को परिभाषित कर सकते हैं सीएल जैसा सीएल = एल / (क्यूएस) लिफ्ट बल के लिए एल, सतह क्षेत्र एस और द्रव गतिशील दबाव क्ष, आमतौर पर पास्कल में मापा जाता है। आप तरल पदार्थ के गतिशील दबाव को इसके सूत्र में बदल सकते हैं क्ष = ρu2/ 2 पाने के लिए सीएल = 2 एल / ρu2एस जिसमें ρ द्रव घनत्व है और यू प्रवाह की गति है। इस समीकरण से, आप इसे लिफ्ट बल समीकरण प्राप्त करने के लिए पुनर्व्यवस्थित कर सकते हैं एल = सीएल ρu2एस / 2।
हवा या तरल पदार्थ के संपर्क में यह गतिशील द्रव दबाव और सतह क्षेत्र दोनों ही वायुजनित वस्तु की ज्यामिति पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं।एक वस्तु के लिए जिसे एक सिलेंडर जैसे कि एक हवाई जहाज के रूप में लगाया जा सकता है, बल वस्तु के शरीर से बाहर की ओर फैला होना चाहिए। सतह क्षेत्र, तब, बेलनाकार शरीर की परिधि वस्तु की ऊंचाई या लंबाई होगी, जो आपको दे रही है एस = सी एक्स एच.
आप सतह क्षेत्र को मोटाई के उत्पाद के रूप में भी व्याख्या कर सकते हैं, लंबाई से विभाजित क्षेत्र की एक मात्रा, टी , जैसे कि, जब आप वस्तु की ऊंचाई या लम्बाई की मोटाई गुणा करते हैं, तो आपको सतह क्षेत्र मिलता है। इस मामले में एस = टी एक्स एच.
सतह क्षेत्र के इन चरों के बीच का अनुपात आपको ग्राफ या प्रयोगात्मक रूप से मापने की अनुमति देता है कि वे सिलेंडर के परिधि के आसपास या तो बल के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए कैसे भिन्न होते हैं या बल जो सामग्री की मोटाई पर निर्भर करता है। लिफ्ट गुणांक का उपयोग करके हवाई वस्तुओं को मापने और अध्ययन करने के अन्य तरीके मौजूद हैं।
लिफ्ट गुणांक के अन्य उपयोग
लिफ्ट वक्र गुणांक के अनुमान लगाने के कई अन्य तरीके हैं। क्योंकि विमान की उड़ान को प्रभावित करने वाले कई अलग-अलग कारकों को शामिल करने के लिए लिफ्ट गुणांक की आवश्यकता होती है, आप इसका उपयोग उस कोण को मापने के लिए भी कर सकते हैं जिसे विमान जमीन के संबंध में ले सकता है। इस कोण को आक्रमण के कोण (एओए) के रूप में जाना जाता है, जिसका प्रतिनिधित्व किया जाता है α ("अल्फा"), और आप लिफ्ट गुणांक को फिर से लिख सकते हैं सीएल = सीL0 + सीएलαα.
के इस उपाय के साथ सीएल AOA α के कारण एक अतिरिक्त निर्भरता है, आप समीकरण को फिर से लिख सकते हैं α = (सी)एल + सीL0) / सीएलα और, प्रयोगात्मक रूप से एकल विशिष्ट AOA के लिए लिफ्ट बल का निर्धारण करने के बाद, आप सामान्य लिफ्ट गुणांक C की गणना कर सकते हैंएल। फिर, आप यह निर्धारित करने के लिए विभिन्न एओए को मापने का प्रयास कर सकते हैं कि किस मूल्य के सीL0 तथा सीएलα सबसे अच्छा फिट होगा _._ यह समीकरण मानता है कि लिफ्ट गुणांक AOA के साथ रैखिक रूप से बदलता है इसलिए कुछ परिस्थितियां हो सकती हैं जिसमें एक अधिक सटीक गुणांक समीकरण बेहतर फिट हो सकता है।
लिफ्ट बल और लिफ्ट गुणांक पर एओए को बेहतर ढंग से समझने के लिए, इंजीनियरों ने अध्ययन किया है कि एओए विमान के उड़ान भरने के तरीके को कैसे बदलता है। यदि आप AOA के खिलाफ गुणांक का ग्राफ बनाते हैं, तो आप ढलान के सकारात्मक मान की गणना कर सकते हैं, जिसे द्वि-आयामी लिफ्ट-कर्व ढलान के रूप में जाना जाता है। अनुसंधान ने दिखाया है, हालांकि, एओए के कुछ मूल्य के बाद, ए सीएल मूल्य कम हो जाता है।
इस अधिकतम AOA को स्टैलिंग पॉइंट के रूप में जाना जाता है, जिसके संगत स्टैलिंग वेग और अधिकतम होता है सीएल मूल्य। विमान सामग्री की मोटाई और वक्रता पर अनुसंधान ने इन मूल्यों की गणना करने के तरीके दिखाए हैं जब आप हवाई वस्तु की ज्यामिति और सामग्री को जानते हैं।
समीकरण और लिफ्ट गुणांक कैलकुलेटर
नासा के पास एक ऑनलाइन एप्लेट है जिसमें दिखाया गया है कि लिफ्ट समीकरण विमान की उड़ान पर कैसे प्रभाव डालता है। यह एक लिफ्ट गुणांक कैलकुलेटर पर आधारित है, और आप इसका उपयोग वेग, कोण के विभिन्न मूल्यों को सेट करने के लिए कर सकते हैं, जो कि वायुजनित वस्तु जमीन और सतह के क्षेत्र के संबंध में लेती है, जो वस्तुएं विमान के आसपास की सामग्री के खिलाफ होती हैं। एप्लेट आपको यह दिखाने के लिए ऐतिहासिक विमान का उपयोग करने देता है कि 1900 के बाद से इंजीनियर डिजाइन कैसे विकसित हुए हैं।
अनुकार पंख क्षेत्र के परिवर्तनों के कारण हवाई वस्तु के वजन में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार नहीं है। यह निर्धारित करने के लिए कि क्या प्रभाव होगा, आप सतह क्षेत्रों के विभिन्न मूल्यों का माप उठा सकते हैं और लिफ्ट बल पर एक परिवर्तन की गणना करेंगे जो इन सतह क्षेत्रों का कारण होगा। आप गुरुत्वाकर्षण बल की गणना भी कर सकते हैं कि गुरुत्वाकर्षण के कारण विभिन्न द्रव्यमानों में W = mg का उपयोग वजन के लिए होगा, द्रव्यमान m और गुरुत्वाकर्षण त्वरण निरंतर g (9.8 m / s2).
आप एक "जांच" का भी उपयोग कर सकते हैं जिसे आप सिमुलेशन के साथ विभिन्न बिंदुओं पर वेग दिखाने के लिए हवाई वस्तुओं के आसपास निर्देशित कर सकते हैं। सिमुलेशन भी सीमित है कि विमान को सपाट प्लेट के रूप में त्वरित, गंदे गणना का उपयोग करके अनुमानित किया गया है। आप लिफ्ट बल समीकरण के अनुमानित समाधानों के लिए इसका उपयोग कर सकते हैं।