Das ist mein Eimer-Experiment. Ich verwende dieses Experiment, um den Auftrieb zu erklären. Habe ich recht?

Eimer-Experiment

  1. Hängen Sie den Eimer an ein langes Seil. Drehen Sie den Eimer, um das Seil festzuziehen. Füllen Sie dann den Eimer mit Wasser und schließen Sie den Deckel (dargestellt in der blauen Linie). Zu diesem Zeitpunkt befinden sich der Eimer und das Wasser in einem statischen Zustand, und die isobare Oberfläche im Wasser ist eben.

  2. Lassen Sie den Eimer los und die Torsion des Seils lässt den Eimer rotieren.

  3. Nach einer gewissen Zeit rotiert Wasser aufgrund seiner Viskosität ebenfalls. Zu diesem Zeitpunkt ist die isobare Oberfläche im Wasser keine Ebene mehr, sondern eine parabolische Oberfläche: Der Druck an der Wand des Eimers ist hoch, und der Druck in der Mitte des Eimers ist niedrig.

Warum?

Aufgrund der Rotation dehnt sich das Wasser in der Mitte des Eimers aus, sodass der Druck abnimmt, während das Wasser in der Wand des Eimers komprimiert wird, sodass der Druck zunimmt.

Der Auftrieb des Flügels ist derselbe. Der Luftstrom an der Oberseite des Flügels neigt dazu, entlang der normalen Richtung vom Flügel weg zu sein, so dass der Luftstrom ausgedehnt und der Druck verringert wird. Der Luftstrom an der Unterseite des Flügels neigt dazu, sich dem Flügel entlang der normalen Richtung zu nähern, sodass der Luftstrom komprimiert wird und der Druck zunimmt. Einmal hoch, einmal niedrig, es gibt einen Druckunterschied, also erzeugt es Auftrieb.


Ich verwende Luft anstelle von Wasser, fülle dann die Luft in einen Eimer, der tief genug und groß genug ist, und drehe dann den Eimer, die Luft im Eimer bildet eine parabolische Oberfläche. Was bedeutet das?

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Antworten (4)

Wenn kein Kopfraum vorhanden ist, ist die Dichte am äußeren Radius etwas höher als in der Mitte. Wenn ρ 0 ist die anfängliche Dichte vor der Rotation, dann während der Rotation, die Dichte während der Rotation ist

ρ = ρ 0 [ 1 + β ( P P 0 ) ]
wobei P der Druck an der radialen Stelle ist, P 0 ist der Anfangsdruck, und β ist die Massenkompressibilität der Flüssigkeit. Es ergibt sich ein differentielles Kräftegleichgewicht auf das rotierende Fluid
D P D R = ρ ω 2 R
Wo ω ist die Winkelgeschwindigkeit der Rotation. Wenn wir diese beiden Gleichungen kombinieren, erhalten wir
D P D R = ρ 0 [ 1 + β ( P P 0 ) ] ω 2 R
Die Lösung dieser Gleichung ist
1 + β ( P P 0 ) 1 + β ( P C P 0 ) = exp ( + β ρ Ö ω 2 R 2 2 )
Wo P C ist der Druck an der Mittellinie der Schaufel. Da die Massenkompressibilität von Wasser sehr gering ist, können wir diese Gleichung bezüglich linearisieren β und erhalten:
P = P C + ρ 0 ω 2 R 2 2
Und somit,
ρ = ρ 0 [ 1 + β ( P C P 0 ) + β ( ρ 0 ω 2 R 2 2 ) ]
Da die Masse erhalten bleibt, müssen wir haben:
0 R 2 π R ρ D R = π R 2 ρ 0
wobei R der Radius des Eimers ist. Dadurch können wir den Druck an der Mittellinie der Schaufel bestimmen:
P C = P 0 ρ 0 ω 2 R 2 4
Einsetzen in die Gleichung für die Dichte ergibt:
ρ = ρ 0 [ 1 + β ρ 0 ω 2 ( R 2 2 R 2 4 ) ]
Bei einer Flüssigkeit mit geringer Kompressibilität wie Wasser ist die Dichteänderung gegenüber der mittleren Ausgangsdichte nur sehr gering.

Dies liegt daran, dass die Kompressibilität von Wasser sehr gering ist, sodass eine kleine Kompression große Druckänderungen erzeugt. Der Druck an der Becherwand ist also hoch und der Druck in der Bechermitte gering.
Das ist richtig. Die Druckdifferenz und das Ausmaß der Kompression (an Außenradien) und Expansion (an Innenradien) wird durch den Außenradius der Schaufel, die Rotationsgeschwindigkeit, die Basisdichte und die Kompressibilität der Flüssigkeit bestimmt.
Sie haben Recht. Ich sage also, dass der Auftrieb des Flügels auch durch die krummlinige Bewegung des Luftstroms verursacht wird.
Meiner Meinung nach nicht, obwohl das sicherlich ein winziger Teil des Gesamtbildes sein könnte.
Warum nicht alle? Glauben Sie nicht, dass sich der Luftstrom entlang der Flügelkurve bewegt?
Glauben Sie, dass all die genialen Wissenschaftler, die daran arbeiten, nach über 100 Jahren Studium der Strömungsmechanik des Auftriebs mit ausgeklügelten Werkzeugen wie der numerischen Strömungsmechanik auf leistungsstarken Computern Ihre naiv vereinfachte Erklärung des grundlegenden Mechanismus des Auftriebs übersehen haben könnten?
Ist in meiner Erklärung ein Fehler? Wenn Sie seine Fehler nicht aufzeigen können, müssen Sie denken, dass es richtig ist.

Ihre Erklärung des Auftriebs ist grundsätzlich richtig, niedriger Druck über dem Flügel und hoher Druck darunter erzeugen Auftrieb, aber ich kann nicht sehen, was der Wassereimer damit zu tun hat. Die Situation im Eimer ist, dass das Wasser versucht, Newtons 1. Bewegungsgesetz zu gehorchen, dh ein Objekt in gleichförmiger Bewegung bewegt sich in einer geraden Linie weiter, bis eine Kraft auf es einwirkt. Die Wand des Eimers übt eine Kraft auf die H2O-Moleküle aus, die sich in einer geraden Linie bewegen „wollen“, so dass sie von einer geraden Linie abweichen und versuchen, die Wand zu erklimmen, die ihnen im Weg steht. Eine andere Möglichkeit, dasselbe zu beschreiben, ist zu sagen, dass die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Eimers und seines Inhalts erzeugt wird, die H2O-Moleküle dazu zwingt, sich zur Seite des Eimers zu bewegen, die sie zu erklimmen versuchen, weil es ihnen im Weg steht. Dadurch wird die Oberfläche parabolisch.

Das Wasser dehnt sich nicht wirklich aus, es wird nur durch die Kraft, die es dazu zwingt, sich zur Seite zu bewegen, von der Mitte weggezogen. Wenn es sich um einen sehr zerbrechlichen Eimer handelte und die Wand einstürzte (vorausgesetzt, dies geschah auf der internationalen Raumstation, sodass die Schwerkraft nicht übernommen wurde), würden die Wassermoleküle dem 1. Gesetz von Newton gehorchen und sich in einer geraden Linie bewegen.

Durch die Rotation bewegt sich Wasser von der Mitte weg und näher an die Wand des Eimers, sodass sich in einem geschlossenen Eimer (Erhaltung des Wasservolumens) das Wasser in der Mitte nur ausdehnen kann, während sich das Wasser in der Eimerwand nur komprimieren kann. Wie ich bereits angedeutet habe, ähnelt dies der Auftriebserzeugung des Flügels.

JA! Du hast Recht.

Sie haben mit diesem Eimer als HOME RUN getroffen.!.!.!.

Ihre Analogie mit dem sich drehenden Eimer ist extrem gut, auch wenn Chet M. und Michael W. das nicht sehen. Es erfasst die Bedingungen sowohl unter als auch über einem Flügel korrekt. Es gibt nur ein kleines Problem, das ich unten beschreibe.

Sie sehen oft Leute, die behaupten, dass der Auftrieb auf die „Drehung“ der Luft zurückzuführen ist, was richtig ist, und dies zeigt es perfekt.

Die Luft über einem Flügel versucht tatsächlich, geradeaus zu gehen (aufgrund der Trägheit - Newtons 1. Gesetz) und sich tatsächlich von der Oberfläche "wegzuziehen", genauso wie sie versucht, sich von der Mitte des Eimers wegzubewegen. Dies ist die Zentripetalbeschleunigung einer Flüssigkeit, und damit dies auftritt, muss der Druck auf der Innenseite des gekrümmten Pfads geringer sein als auf der Außenseite des gekrümmten Pfads. Am Flügel ist der höhere Druck der atmosphärische Druck weit über dem Flügel. Die gekrümmte Strömung ist die Ursache für die Druckminderung auf der Oberseite eines Flügels ... NICHT Bernoulli.

FAKT: Ein Druckabfall wird durch die gekrümmte Strömung der Flüssigkeit im Eimer UND über einem Flügel verursacht.

Die Luft unter einem Flügel wird ebenfalls in eine Abwärtskrümmung gedrückt, genauso wie die Eimeroberfläche das Wasser zwingt, seinem gekrümmten Weg zu folgen. Sehen Sie sich einen Flügel in einem bescheidenen Anstellwinkel an. Wenn sich ein Flügel vorwärts bewegt, läuft die untere Oberfläche in die Luft und drückt sie nach unten, genau wie die Eimerwand das Wasser von seinem gewünschten geraden Weg weg in einen gekrümmten Weg nach unten drückt. Auf einem Flügel ist der niedrigere Druck der atmosphärische Druck weit unter dem Flügel.

Fakt: Der Druckanstieg entsteht dadurch, dass sich Luft und Flügel aufeinander zubewegen.


Das kleine Problem, das ich oben erwähnt habe, kann einige Leser verwirren. Es ist die Tatsache, dass die Betrachtung eines Flügels neben einer Draufsicht auf den Buckel die Druckreduzierung über dem Flügel, aber in der Mitte des Eimers platziert. Dann ist der Druckanstieg unterhalb des Flügels, aber auf der Außenseite des Eimers (der in der Zeichnung als oben angesehen werden kann). Dies kann zunächst als auf den Kopf gestellt und schwer zu lösen angesehen werden.

Sehr guter Enbin, das ist eine sehr intuitive und korrekte Analogie.


Außerdem ist die Dichteänderung für den Normalflug so gering, dass sie vernachlässigt werden kann und keinen signifikanten Beitrag zum Auftrieb leistet.

    • Grüße
Es gibt ein kleines Problem mit Ihrer Idee: An der Spitze eines Tragflügels verursacht nicht die Bewegung der Luftkurve einen Unterdruck, sondern die Bewegung der Luftkurve aufgrund des Unterdrucks. Wenn Sie im Flugzeug eine kleine Eisenkugel an einem Magneten vorbeiziehen lassen, bewegt sich die Kugel in einer Kurve. Ohne Magnete gäbe es keine krummlinige Bewegung.
Enbin, Sie widersprechen sich direkt. . In Ihrer Bucket-Demonstrationsfrage: "Der Luftstrom an der Oberseite des Flügels neigt dazu, entlang der normalen Richtung vom Flügel weg zu sein, sodass der Luftstrom erweitert wird [sic] und der Druck verringert wird. " Dies besagt, dass der gekrümmte Strom den unteren verursacht Druck. Gekrümmter Fluss -> niedriger Druck. . Aber jetzt: "...an der Spitze eines Tragflügels, ...die Bewegung der Luftkurve aufgrund von Unterdruck." Dies besagt, dass der niedrigere Druck eine gekrümmte Strömung verursacht. Niederdruck -> gekrümmte Strömung. Problem ... ..... Ich sage immer noch, dass Ihr Eimer nach meiner Erklärung 100% gut ist!
Enbin, wenn niedrigerer Druck eine gekrümmte Strömung verursacht, was verursacht dann den niedrigeren Druck?
Ohne Zentripetalkraft bewegt sich das Wasser im Eimer entlang seiner ursprünglichen Bewegungsrichtung immer weiter von der Mitte des Eimers weg. Nur mit der Zentripetalkraft dreht sich das Wasser entlang des Zentrums.
RE: "Ohne Zentripetalkraft bewegt sich das Wasser im Eimer entlang seiner ursprünglichen Bewegungsrichtung immer weiter von der Mitte des Eimers weg." Richtig.
RE: Diese Zentripetalkraft wird jedoch von der Becherwand und der Flüssigkeit zwischen der Wand und dem Zentrum IN KOMBINATION MIT der Bewegung bereitgestellt. Was Sie schließlich verstehen werden, ist, dass es eine Wechselwirkung zwischen dem Flüssigkeitsstrom und der gekrümmten Oberfläche (eines Flügels) gibt, die dazu führt, dass sich diese beiden Effekte gegenseitig verstärken. Zwischen diesen beiden Effekten besteht eine Wechselwirkung, so dass sie sich gegenseitig unterstützen. Das Hinzufügen der nahegelegenen Oberfläche zur Bewegung einer Flüssigkeit verändert die Physik, was es schwieriger macht, sie zu verstehen und auf nur eine einzige Ursache und Wirkung zu vereinfachen. .
Kannst du mir sonst noch etwas vorwerfen?
Ich versuche, Ihnen beim Verständnis zu helfen, weil Sie einige falsche Vorstellungen haben. Ihr Bucket-Konzept ist sehr gut, aber Sie argumentieren gegen sich selbst.
Wo liege ich falsch?
Wo liege ich falsch?
In den Bereichen, die ich auf Quora und hier erklärt habe. Woran ich mich spontan erinnere, ohne alle meine Posts noch einmal zu lesen: - Verwendung von Bällen, um den Luftstrom über und entlang einer konvexen Oberfläche zu modellieren. - Nicht erkennen, dass Luft keine nach unten gerichtete Kraft hat, weil der Auftrieb dem durch die Schwerkraft verursachten Gewicht entgegenwirkt; daher ist Luft in Luft neutral schwimmfähig. - Zuerst zu sagen, dass Ihr sich drehender Eimer zwei wichtige Aspekte des Flügelluftstroms modelliert, und dann zu behaupten, dass dies nicht der Fall ist, wenn es perfekt ist. - Andere, an die ich mich gerade nicht erinnern kann, die ich auf Quora erklärt habe.
- Offensichtlich ignorierte ich auch die maßgeblichen Referenzen, die ich bereitgestellt habe, wie Weltner, John Anderson, Anderson & Ebberhart, David Anderson, Holger Babinsky und Krzysztof Fidkowski.
Wie entsteht die Zentripetalkraft von Wasser in einem Eimer? Hier gibt es überhaupt keinen Auftrieb.
Ich habe auch gesehen, dass Sie versucht haben, Prinzipien sorgfältig anzuwenden, aber einige Dinge schwer zu erkennen sind. Ich habe darauf hingewiesen, dass sie helfen sollen. - Ich mag besonders Ihr Video, das zeigt, wie die Drosselung des Durchflusses in einem Rohr den Druck stromaufwärts der Drosselung erhöht. Das zeigt den wichtigsten Aspekt von Bernoullis Prinzip, den so viele Menschen nicht verstehen können.
- Um die letzte Frage zu beantworten, die Zentripetalkraft in Ihrem Eimer kommt eindeutig von der Außenwand des Eimers, die nach innen drückt, um das Wasser in einer gekrümmten Strömung zu halten. Ich mag diese Demo, weil sie die Schwerkraft davon abhält. Grüße.
Du hast nicht geantwortet, wo ich falsch lag.
In den Bereichen, die ich auf Quora und hier erklärt habe .
Hier sollen Sie kurz sagen, wo ich mich geirrt habe.
Wenn Sie es wissen wollen, sehen Sie sich einfach meine früheren Erklärungen an. Es hat keinen Sinn, Zeit damit zu verschwenden, alles zu wiederholen.
Enbin, Read Eberhardt & Anderson Good Explanation of lift 2001 McGraw-Hill Understanding Flight ae.sharif.edu/~iae/Download/…
Bitte erklären Sie es hier in Ihrer eigenen Sprache. Weil Sie hier sind, um meine Frage zu beantworten. Die sogenannte Erklärung des Luftauftriebs ist falsch. Ich bin hier, um Auftrieb ohne Luftauftrieb zu erklären.
Ich verwende Luft anstelle von Wasser, fülle dann die Luft in einen Eimer, der tief genug und groß genug ist, und drehe dann den Eimer, die Luft im Eimer bildet eine parabolische Oberfläche. Was bedeutet das?
Eine Fläche bezeichnet die Grenze zwischen zwei Stoffen. Wie kann man in einem Eimer eine "Oberfläche" aus Luft haben? Was befindet sich über der Luftoberfläche?
Sie wird hier als isobare Oberfläche bezeichnet.
Das beantwortet meine Frage nicht. Aber warum wechseln Sie ständig die Materialien? Zuerst sind Sie von der Luft zu Bällen über einem Flügel gegangen, was eine schlechte Analogie ist. Dann haben Sie nach dem Eimer gefragt, und ich sagte, der Eimer zeigt beide Phänomene um einen Flügel herum, und Sie bestreiten das. Jetzt versuchen Sie, Luft in einen Eimer mit dieser "isobaren Oberfläche" von Luft mit etwas Unbekanntem über der Luft zu füllen. Unter dem Strich ist Ihre Vorstellung vom Eimer ziemlich gut. Das Wichtigste, was man über das Phänomen über einem Flügel verstehen muss, ist, dass es so ist
1) die gekrümmte Strömung verursacht den geringeren Oberflächendruck und 2) der Oberflächendruck unterstützt die gekrümmte Strömung und 3) die Viskosität bildet die Grenzschicht, die die gekrümmte Strömung unterstützt.
Wenn Luft mit dem Becher rotiert, bilden sich im Becher isobare Oberflächen. Diese isobaren Flächen sind parabolisch. Das Wasser im Eimer bildet auch eine isobare Oberfläche. Je schneller sich die Luft dreht, desto geringer ist der Druck im Zentrum des Wassers. So kann ein niedriger Druck ohne Viskosität erzeugt werden, und ein niedriger Druck kann mit Rotation erzeugt werden. So Ihre Theorie Sie müssen sich auf die Viskosität verlassen, um einen niedrigen Druck zu erzeugen, ist falsch.
...Zurück zum Wasser. A) Es ist nicht MEINE Idee . Viele, die tatsächlich in der Aerodynamik tätig sind, wissen dies gut, und ich habe mit ihnen darüber gesprochen. Wenn Sie die von mir bereitgestellten Referenzen lesen, würden Sie dies verstehen. Es ist NICHT MEINE Idee , es ist eine gut dokumentierte wissenschaftliche Theorie . 1) Das ganze Wasser würde sich ohne Viskosität nicht drehen ... Denken Sie darüber nach. ..... 2) Wie DU schon oft richtig beschrieben hast, will die Krümmungsflüssigkeit geradeaus und bewegt sich daher von der Mitte weg, wodurch der Druck in der Mitte gesenkt wird; wie über einem Flügel.
Eine gekrümmte Strömung ist eine beschleunigte Strömung und erzeugt einen geringeren Druck nach innen. .... 3) An der Außenseite des Eimers drückt die Eimeroberfläche die Flüssigkeit in eine Kurve, indem sie dort den Druck erhöht, genau wie unter einem Flügel ... Schließlich ist der Eimer ein gutes Modell für die beiden Phänomene a Flügel. Die Antwort auf Ihre ursprüngliche Frage lautet JA, und das ist ein sehr gutes Modell.
Es gibt subtile Unterschiede zwischen Schaufel und Flügel, aber das ist nicht wichtig.
Ein Konzept der Strömungsmechanik ist ein ideales Fluid, das nicht viskos und inkompressibel ist. Das ideale Fluid kann sich also nicht in Kurven bewegen? Es ist offensichtlich möglich. So kann durch Drehen ein Unterdruck erzeugt werden, ohne dass Viskosität erforderlich ist.
Sehen Sie sich das Video des Professors der University of Michigan um 21:50 Uhr an .... youtube.com/watch?v=aa2kBZAoXg0&t=1310
Es ist sinnlos, diese Dinge zu wiederholen, und Experten werden Fehler machen. Ideale Flüssigkeiten haben keine Viskosität, aber sie krümmen sich auch. Wenn sie beispielsweise aus einem Rohr ausgestoßen werden, bewegen sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft entlang einer Kurve. Strömungsmechanik muss man gut studieren.
Experten machen Fehler und verstehen deshalb nichts davon? Bitte erklären Sie, wie sich Flüssigkeit aus einem Rohr, das durch die Schwerkraft nach unten gezogen wird, auf einen Flügel auswirkt, sagen wir: einen Flügel, der umgekehrt fliegt?
1. Kennen Sie das Konzept einer idealen Flüssigkeit? 2. Wissen Sie, dass sich auch die ideale Flüssigkeit entlang der Gravitationskurve bewegt?
Luft ist keine ideale Flüssigkeit. Bitte gehen Sie auf meine Frage ein.
Warum nicht eine ideale Flüssigkeit? Sie verstehen zuerst die grundlegenden Konzepte, und dann werden Sie Ihr Problem wirklich verstehen.
Wie ich bereits erklärt habe, verwenden Sie, während Sie versuchen, einige Dinge richtig zu machen, einige Konzepte, wo sie nicht hingehören; B. Bälle, um Luft über einem Flügel zu modellieren. Sie scheinen auch Annahmen über das Verhalten einer nichtviskosen Flüssigkeit zu treffen, und ich habe Sie an einen Redner verwiesen, der die Wissenschaft erklärt hat, von der Sie behaupten, dass sie Fehler macht ... Viel Glück bei Ihrem Studium. Ich lasse dich dort.
Ideale Flüssigkeit, das ist das Konzept, das jedem bekannt ist, der Strömungsmechanik studiert. Durch dieses Konzept können Sie den Flügelauftrieb besser verstehen.

Die Atmosphäre ist offen, und es gibt keine Wände aus Eimern. Die Zentripetalkraft an der Spitze des Flügels wird durch die Tendenz des Luftstroms weg vom Flugzeug erzeugt. Die Zentripetalkraft im Eimer wird durch die Tendenz des Wasserflusses weg vom Zentrum erzeugt. Die Tendenz, sich fernzuhalten, verursacht Depressionen, also gibt es eine Zentripetalkraft. Warum gibt es eine Tendenz, sich fernzuhalten? Bei Eimern, weil die Mitte nicht mit der Fließrichtung übereinstimmt. Auf dem Flügel sind aufgrund des Anstellwinkels das Zentrum und die Richtung des Luftstroms nicht kollinear.


Wenn Luft mit dem Becher rotiert, bilden sich im Becher isobare Oberflächen. Diese isobaren Flächen sind parabolisch. Das Wasser im Eimer bildet auch eine isobare Oberfläche. Je schneller sich die Luft dreht, desto geringer ist der Druck im Zentrum des Wassers. So kann ein niedriger Druck ohne Viskosität erzeugt werden, und ein niedriger Druck kann mit Rotation erzeugt werden. So Ihre Theorie Sie müssen sich auf die Viskosität verlassen, um einen niedrigen Druck zu erzeugen, ist falsch.