Domanda:
C'erano macchine volanti di successo che non si basavano sul principio di Bernoulli?
Erich
2015-03-19 16:31:18 UTC
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Una delle macchine volanti di Leonardo da Vinci sembra essere una gigantesca trivella. Questo progetto non avrebbe sfruttato il principio di Bernoulli, ma piuttosto utilizzato la rotazione della lama per spingere l'aria sotto di essa verso il basso per mantenere il velivolo in volo.

da vinci's aerial screw

Immagine : Wikimedia

Ci sono state macchine volanti costruite in questo modo che sono effettivamente decollate?


EDIT: Quindi forse io hanno frainteso Bernoulli, a giudicare dalla discussione.

paper airplanes
AilipdsoirCMT - Paper airplanes are still technically Bernoulli. Just at a very small scale.
AilimpmamtCMT No, there is no pressure differential on a flat wing. Of course, a paper airplane has no lift, but I would still classify it as a flying machine of a type. Another answer would be a kite.
But a paper airplane's wings aren't completely flat. It's just very minuscule. Or it's curved, which still exhibits Bernoulli's. So does a kite. Or a boat sail. The first two have an excess of "thrust", but they'll still glide. And the first 2 can demonstrate lift and stalls if thrown lightly or gliding. No different than a curved wing. There's still a pressure differential. I think a sail can demonstrate those too, but I'm not a sailor, so not as familiar.
@Shawn Non penso che questo abbia nulla a che fare con la curvatura. Ci sono aerei con ali completamente piatte (modellini di aeroplani) che possono volare. Se questo conta come Principio di Bernoulli è apparentemente [una questione di definizione] (http://amasci.com/wing/airfoil.html). Nel mio libro, le ali piatte funzionano deviando l'aria verso il basso, ma questo collegamento suggerisce che è equivalente alla spiegazione di Bernoulli.
[Here is a question](http://aviation.stackexchange.com/questions/1157/why-is-the-wrong-explanation-of-air-travels-a-longer-distance-and-creates-a-lif) that clarifies why asking about Bernoulli's principle to the exclusion of other fluid-based lift generation makes no sense.
AilipeisjnCMT - I would agree with that. And that would probably mean that the OPs question would pretty much be answered that _EVERY_ flying machine operates on various aerodynamic properties, not just Bernoulli.
It would be good to define the term *flying machines*. For example, a regular bullet is not flying from the gun to the target, or is it?
@mins "macchina" probabilmente era un termine troppo generico. "Superficie volante" sarebbe stato meglio. Anche se la domanda originale riguardava le "macchine". Direi che un proiettile mostra ancora le caratteristiche di "volo", anche se come un pallone da calcio o da baseball, "vola" più a causa di un eccesso di "spinta". Anche la forma del proiettile può determinarne la portata, anche se questo comincia a entrare nella definizione di "volo". :-)
AilijokpxyCMT Except rockets in general; they deal with atmosphere, but in general they rely solely on the rocket for lift. In particular, the Apollo LEM didn't rely on any atmospheric effects for anything :)
AilifylgucCMT Good! I was thinking of excluding stuff which have a trajectory mainly because of their initial velocity (otherwise everything can be thrown and be claimed to fly). That would exclude spacecraft in orbit, but not rocket before engine cut-off.
AililiqiegCMT - It would depend on where the rocket is. A rocket is an object with a way excess of thrust to its weight. If it's in a fluid (even air) then it would still exhibit characteristics of "flight" and be affected by Bernoulli. But that's getting way into the depths of the physics of "flight". Essentially, anything that moves fast enough will "fly" because of pretty much the same physics that allow an airplane wing to do it slower. And I would argue that anything operating in space is missing the critical ingredient for Bernoulli - fluid.
Credo che il principio di Bernoulli si applichi anche nel caso di un'ala di aeroplano di carta perfettamente piatta, proprio come si applica a un'ala simmetrica o anche a un'ala rovesciata. Fondamentalmente, l'angolo di attacco fa comunque sì che l'aria prenda un percorso più lungo sulla superficie superiore dell'ala. Vedi http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/fluids/airfoil.html
Space Shuttle on re-entry - flies like a brick :-)
AilirjnzwzCMT McMahon - Good example of what I said. Space Shuttles were excellent gliders provided they were moving fast enough. --- Nice. Mach 3 on re-entry and above Mach 1 until about 25 miles out from touchdown. It comes in on a 19 degree glide slope and touches down at 220 MPH. That's moving pretty quickly. Considering there's no go-around option, that's _VERY_ impressive piloting. http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/reference/basics/landing.html Up until the "flare" that seems more Newton than Bernoulli. :-)
Vedo il "volo" degli aeroplani di carta avere più a che fare con l'attrito e il taglio nell'aria che con l'attribuzione di bernoulli. o fa parte del principio? perché le piume "galleggiano" a terra quando cadono?
AilijwlcueCMT In fact, one NASA site talking about incorrect-but-popular lift explanations says that the Shuttle on re-entry is just about the one time the popular "action-reaction" theory of lift (in which lift is the physical deflection of air downwards when it hits the wing) gives accurate numbers (as density is very low and speed very high).
AilihfaawxCMT A paper airplane _when flying_ generates lift in much the same way as any airfoil, including the role of Bernoulli's principle. If you simply _drop_ the paper airplane so that it falls perpendicularly to its wing surface, then only drag is holding it up. My recollection of what is written about this is it falls faster that way. Some dust particles hardly fall at all. A feather's fall is somewhere between these two phenomena.
AilioimnurCMT Three words "Angle of Attack".
Sei risposte:
Peter Kämpf
2015-03-19 16:53:29 UTC
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Che ne dici di tutti i veicoli più leggeri dell'aria:

  • Mongolfiere
  • Palloncini riempiti di idrogeno o elio
  • Dirigibili

Se vuoi limitare la scelta a veicoli più pesanti dell'aria, i razzi dovrebbero comunque essere qualificati.

Puoi anche includere velivoli VTOL che non fanno affidamento sulle loro ali durante al passaggio del mouse, la loro macchina turbo interna utilizzerebbe comunque il principio di Bernoulli, quindi per me non si qualificano.

È interessante notare che i dirigibili potrebbero non passare l'adunanza qui. (Dipende da quanto pedanti vuoi essere: galleggiano a causa del galleggiamento, ma le eliche che li muovono sono profili alari, quindi se quel controllo direzionale fa parte del "volo" ...)
i wouldn't disqualify any answer for using bernoulli at all, but it's not responsible for the actual flight (controlled or uncontrolled). like peter's vtol example - bernoulli might be responsible for *acceleration* of the airflow, but the thrust vectoring downward is what actually gets it off the ground.
kevin
2015-03-19 16:51:23 UTC
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I palloni ad aria e i razzi sono due esempi:

  • I palloni ad aria volano variando la densità del velivolo per renderla più leggera dell'aria.
  • I razzi volano reindirizzando i gas di scarico verso il basso.

Quando l'F-35 si libra, anch'esso utilizza lo scarico del motore per contrastare il peso. Tuttavia, le loro turbine interne utilizzano ancora il principio di Bernoulli per produrre spinta. enter image description here

It's a wonder there isn't a melted hole in the tarmac hovering at that height, what an extraordinary photo!
@PeterWone È successo a Oshkosh un anno. In realtà hanno fatto un buco nella pista e ha dovuto essere chiuso!
That flap on the back makes it look like the canopy is open. That was confusing...
There is the potential to melt/burn a hole in the tarmac, for the jet nozzle in the back. For the nozzle in the front, there's no jet exhaust involved. A shaft off the front of the engine spins a downward-directed turbine, which just moves air from above the plane to below the plane. This is necessary because, if there was jet exhaust coming off the forward turbine, there's the potential that the intakes could ingest too much exhaust, with too little available oxygen, and flame out. The large volume of unheated air from the forward turbine helps moderate the temperature hitting the tarmac.
Nick
2015-03-19 20:33:15 UTC
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Aerei :)

http://www.allstar.fiu.edu/aero/airflylvl3.htm

Anche se il principio di Bernoulli fa parte di il motivo per cui le ali degli aeroplani generano portanza, si basano anche sullo spostamento dell'aria verso il basso, in un modo simile a quello che farebbe l'augure gigante, o in un modo simile in cui una vela può convertire un vento laterale in slancio in avanti.

Else how would they fly inverted?
Although, actually, perhaps I spoke too soon.http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/wrong2.htmlSeems like it's more complicated. Apologies!
Actually, when you're sailing from close-hauled to a beam reach the sail shapes to form an airfoil that is trimmed to produce laminar flow and "lift". This is definitely bernoulli in action.
Ho letto questa pagina tempo fa e ho cercato un collegamento ad essa. È la migliore descrizione di come funzionano le ali che abbia mai visto.
La vela di una barca a vela è un profilo alare sulla maggior parte dei punti della vela (tranne quando si corre quasi direttamente sottovento, quando la barca rallenta effettivamente perché la vela è meno efficace allora), ma è un profilo alare con quasi la stessa distanza di percorso lungo la lati ad alta e bassa pressione. Né c'è alcuna evidente costrizione del flusso d'aria sul lato a bassa pressione della vela. Tuttavia, si sviluppa una regione di bassa pressione, che (da Bernoulli) ci dice che l'aria deve essere accelerata mentre passa attorno alla vela. La geometria del flusso d'aria è più complicata di quella della vela.
NoAnswer
2015-03-19 20:28:37 UTC
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Se capisco correttamente il principio di Bernoulli, è l'interazione di superfici solide con fluidi che si attaccano e scorrono lungo. A questo proposito il mestiere di Leonardo utilizzerebbe il principio di Bernoulli. Se non lo fosse, l'aria non andrebbe giù ma verso l'esterno o "su" lungo la pala.

In effetti le prime eliche assomigliavano a quel disegno e venivano usate sulle barche. Erano derivati ​​dalle viti di Archimede. Gli esperimenti hanno mostrato che meno "elica" creava meno resistenza nell'acqua, cioè funzionava in modo più efficiente. Estrapolare ciò alla minore viscosità dell'aria ha portato a pale dell'elica ancora più sottili.

Quindi è come le altre risposte indicate, le alternative al principio di Bernoulli sono:

  • spostamento -> più leggero dell'aria
  • impuls -> razzi
  • elettromagnetismo -> transrapido (sebbene l'altitudine sia dell'ordine dei centimetri)

Probabilmente potrebbe essere una sorta di antigravitazione possibile utilizzando l'effetto giroscopico. Ma non ho mai sentito di nessuno che lo abbia fatto con successo. Tuttavia ricordo di aver visto un video di Youtube che non riesco a ritrovare. In esso c'era un professore di fisica, che ha fatto ruotare un grosso peso su un lungo bastone a 10.000 RPM e poi lo ha sollevato da solo all'estremità del bastone. Non sembrava essere un grande sforzo fintanto che guidava il bastone in un movimento a spirale.

Per quanto riguarda gli aerei che utilizzano il principio di Bernoulli, le ali degli aerei spostano l'aria, ma poiché sono più pesanti dell'aria spostata, ciò non crea una portanza sufficiente per il volo di un aereo. Penso che ciò che @Nick significhi con "spostamento verso il basso" è lo stesso di ciò che @erich intende con "spingere l'aria sotto di essa". L'actio = reactio in questo è chiamato impulso in fisica. Sì, questo contribuisce anche a un po 'di sollevamento, ma è anche trascurabile in quanto non c'è molta (massa di) aria spinta verso il basso. Puoi vederlo nei test del canale del vento dei profili alari o quando gli aerei volano attraverso il fumo. La stragrande maggioranza della portanza è infatti generata dalla differenza di pressione tra il lato superiore ed inferiore dell'ala. Questa differenza di pressione è dovuta al principio di Bernoulli. Un aereo che vola invertito regola il suo angolo di attacco per compensare il disadattamento nel profilo alare. In realtà solo gli aerei progettati per volare invertiti possono farlo in sicurezza. Le acrobazie aeree hanno forme delle ali quasi neutre che creano portanza solo in base all'angolo di attacco, inoltre hanno molta potenza in eccesso da cui generare portanza. Per ulteriori informazioni su portanza negativa, angolo di attacco e volo invertito vedi la risposta a questa: Se il profilo di un'ala solleva un aereo, perché gli aerei possono volare invertiti?

Good point regarding Maglevs. Microgravity will make it hard for scientific probes to move on small celestial bodies, and rotating masses are used which are stopped suddenly, letting the probe jump. But this is less flying than hopping.
Per me "l'interazione di superfici solide con fluidi che si attaccano e scorrono" suona come una descrizione dell'effetto Coandǎ. Penso che il principio di Bernoulli, nella sua forma più semplice, sia una relazione tra energia totale e pressione in un flusso di fluido incomprimibile. (Non conosco davvero la dinamica dei fluidi, quindi questa brillantezza potrebbe essere imprecisa.)
Note, that the air _is_ directed downwards and it _is_ needed to generate (dynamic) lift due to principle of action and reaction. More of it is however _pulled_ down from over the wing than pushed from under it unless the wing is stalled.
Only aircraft designed to fly inverted can safely do so, but it is not because the wings wouldn't be able to provide lift in the other direction. The main reasons are that normal fuel systems don't work inverted (the fuel port in the tank gets above the fuel level) and due to structural load limits (elements normally under compression-loaded become tension-loaded and vice versa and are not built for that load).
@Vectornaut: Sì, il principio di Bernoulli è solo espressione della conservazione dell'energia ed è del tutto insufficiente per spiegare la portanza. La differenza di pressione è dovuta alla conservazione dell'energia, ma prima dobbiamo conoscere la velocità e la direzione del flusso e abbiamo bisogno di viscosità e inerzia per questo (l'aria che scorre sulla superficie superiore e inferiore _non_ raggiunge il bordo d'uscita allo stesso tempo) . L'effetto Coandǎ è alquanto diverso, poiché descrive il flusso di fluido in un ambiente stabile mentre la portanza è solitamente generata in un flusso uniforme.
`"Aircraft wings do displace air, but as they are heavier than the displaced air this does not create enough lift for an aircraft to fly."` It's not mass of the air and the aircraft that need to be equal, but rather the forces that they apply to each other. These are, in fact, equal in magnitude (and, of course, opposite in direction.) Flying doesn't break Newton's Third Law (ignoring relativistic effects, at least.) The weight of the air being accelerated does not determine the amount of lift generated. The *change in momentum* of the air does, though (because it's directly related to force.)
*"In it was a physics professor, who spun up a heavy weight on a long stick to 10.000 RPM and then lifting it single handedly at the end of the stick."* Are you talking about this video? https://www.youtube.com/watch?v=GeyDf4ooPdo
Jan Hudec
2015-03-20 02:57:06 UTC
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... coclea gigante. Questo progetto non avrebbe sfruttato il principio di Bernoulli ...

Ali ed eliche generano portanza esattamente con lo stesso principio. La trivella funzionerebbe proprio come le sottili ali rotanti di un moderno elicottero, solo in modo meno efficiente.

In generale, tutto ciò che vola vola perché genera una forza che bilancia la gravità. Può generare la forza utilizzando la galleggiabilità o l'accelerazione della massa di reazione.

La galleggiabilità è ciò che usano palloncini e dirigibili. Ha un grande vantaggio che non necessita di energia. Ha lo svantaggio di aver bisogno di una struttura enorme, perché l'aria ha una densità molto bassa e quindi fornisce solo pochissima galleggiabilità.

L'altra opzione, lo spostamento della massa di reazione, può essere eseguita di nuovo in due modi: espellendo il materiale trasportato per lo scopo o accelerando l'aria circostante.

Espellere il materiale trasportato allo scopo è ciò che fanno i razzi. È l'unico modo attualmente funzionante per accelerare nello spazio in cui la massa di reazione esterna non è disponibile, ma per gli aerei è estremamente poco pratico, perché è necessaria molta massa di reazione e per sollevarla occorre più massa di reazione e così via.

Quindi ciò che resta è l'accelerazione dell'aria circostante. E questo si riduce sempre al movimento di una superficie inclinata attraverso di essa che lo accelera sempre utilizzando lo stesso principio. L'ala in movimento lineare, l'ala / elica rotante, la turbina o l'augure sono tutte superfici inclinate che si muovono attraverso l'aria.

Le proprietà più importanti dell'aria qui sono la viscosità e l'inerzia. A causa della viscosità, il flusso tende a rimanere attaccato all'ala e, a causa dell'inerzia, continua verso il basso dopo essere defluito dal bordo di uscita inclinato verso il basso.

Quindi puoi usare il semplice argomento di azione e reazione: l'aria viene accelerata verso il basso, quindi l'ala deve applicare forza ad essa e quindi l'aria applica una forza di reazione della stessa grandezza e direzione opposta all'ala, la portanza— oppure puoi usare viscosità, inerzia, conservazione della massa e conservazione dell'energia (questo è il principio di Bernoulli) per calcolare come appare il campo di pressione attorno all'ala e notare la pressione inferiore sopra l'ala e quindi sotto di essa.

Nessuna spiegazione è più corretta dell'altra; le leggi della natura valgono tutte allo stesso tempo e ci sono molti modi per calcolare la maggior parte delle cose. Tuttavia, il principio di Bernoulli non è di per sé sufficiente a spiegare la portanza. È solo una delle numerose proprietà importanti dei fluidi che insieme lo spiegano.

i think of a simple household oscillating fan. how much is bernoulli involved in the rotation of the angled blades pushing air? i would think very little.
d'altra parte, mettendo la mano dietro la ventola, si può rilevare una piccolissima accelerazione dell'aria sul lato posteriore della ventola (rispetto alla parte anteriore). l'aumento del flusso d'aria proveniente dalla parte anteriore della ventola è un effetto di una risultante maggiore pressione (a la bernoulli)?
AilicvxzltCMT The principle is still the same—the air flows along the slanted blades and gets accelerated and reduced pressure above the blades is what transfers the energy.
AilijksxdbCMT The acceleration upstream of the fan is lower, because the air is drawn from all directions. That is the case with any kind of propeller.
The Enthusiastic Amateur
2015-03-22 13:50:26 UTC
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No. "Volare" è diventato il riferimento ai meccanismi non intuitivi o "magici" del viaggio nell'aria - e quel "miracolo del volo" è Bernoulli all'opera.

Razzi e palloncini possono solo salire verso l'alto, non possono volare (cioè viaggiare orizzontalmente). Beh, suppongo che i jet pack contino. Non credo che dovremmo chiamarlo volo. "Jet" forse ...

Potremmo classificare i modi di spostarsi in aria come:

  1. Volare. Dispositivi di pressione differenziale di Bernoulli (comprese le eliche).
  2. Scooping. Cose che spostano meccanicamente l'aria per sostenerle o spingerle: pale / palette / trivelle / lame / ali piatte (ci sono esempi di lavoro che non usano anche Bernoulli? Forse insetti? Qualcuno ha già capito come volano le api?)
  3. Impulso positivo. Cose che creano nuova aria [o gas] per sostenerli o spingerli: razzi, getti di vapore, razzi fotonici
  4. Impulso negativo. Cose che distruggono l'aria davanti per sostenerle o spingerle - non sono sicuro che qualcuno abbia realizzato un motore a impulsi negativi supercooler, ma presumo che funzioni in teoria (dovrebbe spruzzare aria liquida che sarebbe spinta di tipo 2 mentre si espande .. )
  5. Dispositivi antigravità. Si sposterebbe lateralmente interagendo con i pianeti.
  6. Levitazione magnetica - solo a distanza ravvicinata.
  7. Galleggiante. I palloncini non contano davvero come volanti perché non possono muoversi lateralmente senza usare altri principi.
  8. Equitazione. Vento (aquiloni, foglie), correnti di convezione (polvere domestica) o termiche (planata, nuvole).
  9. Saltare (o spostarsi rapidamente da a a b prima che la gravità intervenga). Penso che in questa categoria ci siano anche le radiazioni elettromagnetiche, che fanno un buon lavoro nel 'volare' su lunghe distanze molto rapidamente ed è in circolazione da molto tempo.

Quindi "No" è probabilmente il risposta.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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