Ποια είναι η εφαρμογή της φυσικής στην αεροπορία;
1. Αεροδυναμική:
* ανύψωση και σύρετε: Οι θεμελιώδεις αρχές της ανύψωσης και της έλξης, που προέρχονται από την αρχή του Bernoulli και τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα, είναι απαραίτητοι για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ένα αεροσκάφος δημιουργεί τη δύναμη να παραμείνει αερομεταφερόμενος. Τα φτερά έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν μια διαφορά στην πίεση του αέρα πάνω και κάτω, δημιουργώντας ανελκυστήρα. Η σύρραξη, η αντίθετη κίνηση της δύναμης, ελαχιστοποιείται μέσω των βελτιωμένων σχημάτων και του σχεδιασμού.
* Έλεγχοι πτήσης: Τα ελικόπτερα, οι ανελκυστήρες, τα κούκος και τα πτερύγια είναι ελεγχόμενες επιφάνειες που χειρίζονται τη ροή του αέρα για να ελέγξουν το γήπεδο, το ρολό και το γυρίσματα του αεροσκάφους. Η φυσική υπαγορεύει τον τρόπο με τον οποίο αυτές οι κινήσεις επηρεάζουν την τροχιά του αεροσκάφους.
* σταθερότητα πτήσης: Η σταθερότητα ενός αεροσκάφους καθορίζεται από τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του, εξασφαλίζοντας ότι μπορεί να ανακάμψει από διαταραχές και να διατηρήσει μια σταθερή διαδρομή πτήσης. Η φυσική βοηθά στον υπολογισμό των περιθωρίων σταθερότητας και στην εξασφάλιση ασφαλούς πτήσης.
2. Πρόωση:
* Jet Engines: Οι κινητήρες αεριωθούμενης εκμετάλλευσης του τρίτου νόμου του Νεύτωνα (για κάθε δράση, υπάρχει ίση και αντίθετη αντίδραση). Παίρνουν αέρα, συμπιέζουν, καίγονται καύσιμα και αποβάλλουν τα καυτά αέρια, δημιουργούν ώθηση. Η φυσική διέπει τη θερμοδυναμική και τη δυναμική των υγρών αυτής της διαδικασίας.
* Προσωπείς: Οι έλικες εργάζονται δημιουργώντας μια διαφορά πίεσης μεταξύ του μπροστινού και του πίσω μέρους των λεπίδων, πιέζοντας τον αέρα προς τα πίσω και προωθώντας το αεροσκάφος προς τα εμπρός. Η φυσική διέπει την αποτελεσματικότητα της έλικας και πώς αλληλεπιδρά με τον αέρα.
* Μηχανές πυραύλων: Οι πυραύλοι χρησιμοποιούν την αρχή της διατήρησης της ορμής, η απομάκρυνση της μάζας (προωθητικό) προς τη μία κατεύθυνση για να δημιουργήσει ώθηση προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η φυσική υπαγορεύει το σχεδιασμό και τη λειτουργία πυραυλικών μηχανών, ζωτικής σημασίας για το διαστημικό σκάφος και κάποια στρατιωτικά αεροσκάφη.
3. Μηχανική και Υλικά:
* Δομικός σχεδιασμός: Οι δομές αεροσκαφών έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν στο στρες και το στέλεχος, λαμβάνοντας υπόψη τις δυνάμεις που θα βιώσουν κατά τη διάρκεια της πτήσης. Η φυσική, ειδικά η επιστήμη της μηχανικής και των υλικών, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στο σχεδιασμό ελαφρών αλλά ισχυρών αεροσκαφών και εξαρτημάτων.
* Ανάλυση στρες: Η κατανόηση της κατανομής των δυνάμεων και των πιέσεων μέσα σε ένα αεροσκάφος είναι κρίσιμη για την εξασφάλιση της ασφάλειας. Οι προσομοιώσεις και οι υπολογισμοί που βασίζονται στη φυσική χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη πιθανών σημείων αποτυχίας και τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού.
4. Πλοήγηση:
* Συστήματα αδρανειακής πλοήγησης (INS): Χρησιμοποιήστε τα επιταχυνσιόμετρα και τα γυροσκόπια για την παρακολούθηση της κίνησης και της θέσης ενός αεροσκάφους σε σχέση με το σημείο εκκίνησης, βασιζόμενοι στις αρχές της αδράνειας και της γωνιακής ορμής.
* Σύστημα παγκόσμιας τοποθέτησης (GPS): Το GPS χρησιμοποιεί ραδιοφωνικά σήματα από δορυφόρους για να εντοπίσει την τοποθεσία του αεροσκάφους, εφαρμόζοντας αρχές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και μέτρησης χρόνου.
5. Καιρός και μετεωρολογία:
* Ατμοσφαιρικές συνθήκες: Ο άνεμος, η θερμοκρασία, η υγρασία και η ατμοσφαιρική πίεση είναι όλοι κρίσιμοι παράγοντες στον προγραμματισμό και τη λειτουργία των πτήσεων. Η φυσική διέπει τη δυναμική της ατμόσφαιρας, επιτρέποντας στους πιλότους και τους μετεωρολόγους να προβλέπουν και να περιηγούνται στις καιρικές συνθήκες.
6. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις:
* ηχορύπανση: Η φυσική εξηγεί τη δημιουργία και τη διάδοση των ηχητικών κυμάτων, βοηθώντας στην άμβλυνση της ηχορύπανσης από τους κινητήρες των αεροσκαφών.
* Αποδοτικότητα καυσίμου: Η φυσική διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στο σχεδιασμό αεροσκαφών και κινητήρων που ελαχιστοποιούν την κατανάλωση καυσίμου, οδηγώντας σε καλύτερη περιβαλλοντική βιωσιμότητα.
Συνοπτικά, Η φυσική υφαίνεται σε κάθε πτυχή της αεροπορίας. Από τους νόμους της κίνησης που διέπουν την πτήση προς τις περιπλοκές των υλικών και των κινητήρων, η φυσική παρέχει τα θεμέλια για την κατανόησή μας για το πώς το αεροσκάφος Fly και την τεχνολογία που την καθιστά δυνατή.
