Исследование удивительного поведения тел в потоке жидкости или газа

В работе исследовалось поведение тел различной формы в потоках жидкости и газа с целью выяснения причин возникновения подъемной силы крыла самолета. Дано теоретическое обоснование результатов эксперимента. Эксперимент проводился как в домашних условиях, так и в лабораториях. Все опыты были оригинальны, просты в исполнении, но отражали все стороны изучаемого вопроса.

Много физических явлений, большинство из которых невозможно описать математически, происходит при вытекании воды из водопроводного крана. Медленно отверните кран и понаблюдайте за тем, как вода вытекает, изгибается и даже делится на капли по мере того, как падает на значительное расстояние.

Отметьте, в частности, что поперечное сечение струи уменьшается по мере удаления от выходного отверстия крана.

Поднесите свободно подвешенную ложку выпуклой стороной к ровной струе воды, вытекающей из крана. Можно ожидать, что при попадании воды на ложку струя будет отскакивать в одном направлении, толка ложку в другом. То, что происходит в действительности, очень неожиданно и удивительно.

Опыты с шариком в сливном отверстии служат яркой иллюстрацией закона Бернулли — одного из первых законов гидродинамики. Качественно его можно сформулировать так: в движущейся жидкости давление больше в тех сечениях, где меньше скорость движения, и наоборот, там, где скорость больше, давление меньше. Другими словами, при увеличении скорости движения жидкости давление в ней падает. Это уменьшение давления и приводит к тому, что в обоих опытах поток воды как бы втягивает пластмассовый шарик внутрь себя.

В другом опыте подвешиваем крыло симметричной формы. Снизу направляем поток воздуха. Крыло остается неподвижным.

Подвешивая крыло ассиметричной формы, снизу направляем поток воздуха и наблюдаем движение крыла вправо.

Во всех этих опытах тело приходит в движение за счет разности давлений. Тела различной формы рассекают поток, создавая в зависимости от этой формы различные скорости обтекания, а, следовательно, и различное давление. Этим и обусловлена подъемная сила крыла самолета. 

Автор:  Рубцова Полина, Рубцова Анастасия, 7А класс
Научный руководитель: Игонина И.Н.