Фізика паперова площина

Як батько майже старшого шкільного випускника, автор історії вписався в смішну історію з несподіваним закінченням. Він має когнітивну частину і торкнувшись життєвого і політичного. Тоді ми будемо говорити в першій особі.

Будь ласка, не порушуйте тему!

40515834



Вже до нового року дочка вирішила стежити за власним академічним виконанням і дізнався, що фізична при заповненні журналу ретроактивно, збуджена додаткові чотири та шестимісячний клас повісить між «5» та «4». Тут ми повинні розуміти, що фізика в 11 класі є предметом, щоб покласти його м'яко, неядерний, кожен зайнятий з навчанням для вступу і страшний іспит, але він впливає на загальний бал. Кричуща серце, з педагогічних причин, я відмовлявся переплітатися - як відсортувати його самостійно. Вона підібрала, прийшла до з'ясування, відроджуючи від себе одну незалежну і отримала шість місяців п'ять. Все було б чудово, але викладач запросив зареєструватися на Вольгу наукову конференцію (Казанський університет) в розділі фізики та написати звіт. За участі студента в цій сні зараховується на щорічній атестації вчителів, а також тип «то, звичайно, рік закриється». Учитель може розуміти, в цілому, нормальну угоду.
У організаційному комітеті взяли правила участі. Так як дівчина досить відповідальна, вона почала думати і придумати тему. Природно, я запросив мене консультацію, найближчий технічний інтелект пострадянської епохи. У інтернеті було створено перелік переможців минулих конференцій (повідомляють дипломи трьох ступенів), що орієнтовані на нас, але не допомогли. До звітів увійшли два різновиди, один – «нанофільтри в інноваціях нафти», другий – «фотографії кристалів і електронного метронома». Для мене, другий вид є нормальним — дітям слід розрізати насадки, не розтираючи окуляри з держателем, але ми не отримали багато ідей. Я мав слідувати правилам, що, як “перевага, надана незалежній роботі та експериментам”. ?
Ми вирішили, що ми зробимо смішний звіт, візуальний та смішний, без заумі та нанотехнологій – ми будемо захоплювати аудиторію, участь достатньо для нас. Це місяць і половина. Copypaste був фундаментально неприпустимо. Після відображення ми вирішили на тему – «Фізика паперового літака». Я провів мій дитинство в моделюванні літака, і моя дочка любить літаки, тому тема більш-менш близько. Потрібно зробити повне практичне дослідження фізичної орієнтації і, власне, писати папір. Далі Я поставлю тези цієї роботи, деякі коментарі та ілюстрації / фотографії. Наприкінці сюжету, який логічно. Якщо це цікаво, я відповідав питання з уже детальними фрагментами.

р.

...



Виявилося, що паперова площина має хитрий розбиття потоку на вершині крила, яка утворює вигнуту зону, схожу на повноцінний аеродинамічний профіль.

Три різних моделей були прийняті для експериментів.



Модель 1. Найпоширеніший і відомий дизайн. Як правило, більшість людей уявляють його, коли почуєте вираз «паперовий літак».
Модель 2. Стрілка або Спис. Характерна модель з гострим кутом крила і передбачуваною високою швидкістю.
Модель 3. Модель з великим подовженим крилом. Спеціальна конструкція, зібрана на широкій стороні листа. Передбачається, що має хороші аеродинамічні дані через крило великої подовження.
Всі літаки були зібрані з тих же аркушів паперу А4. Вага кожного літака становить 5 грам.

Для визначення основних параметрів був проведений простий експеримент - рейс паперового літака був записаний відеокамерою на фоні стіни з метричними розмітками. З інтервалу кадрів в рамку (1/30 секунд) відомо, легко розрахувати швидкість монтажу. На висоті на відповідних рамах є кут планування і аеродинамічна якість літака.
В середньому швидкість повітряного судна становить 5-6 м / с, що не так мало.
Аеродинамічна якість приблизно 8.



Щоб відтворити умови перельоту, нам необхідно протікання ламінару при швидкості до 8 м/с і можливість вимірювати ліфт і перетягнути. Класичний метод таких досліджень – вітро тунель. У нашому випадку ситуація спрощена тим, що сам літак має невеликі розміри і швидкість і може бути безпосередньо розміщена в трубі обмежених розмірів. Таким чином, ми не перешкоджаємо ситуації, коли гнійна модель відрізняється значно за розмірами від оригінального, що через різницю в числах Рейнольдса вимагає відшкодування замірів.
Коли труба перерізу 300х200 мм і швидкість потоку до 8 м / с, нам знадобиться вентилятор з потужністю не менше 1000 куб. м / год. Щоб змінити швидкість потоку, потрібно регулятор швидкості двигуна, і виміряти - анемометр з відповідною точністю. Датчик швидкості не обов'язково повинен бути цифровим, він досить реалістичний, щоб зробити з роз'ємною пластиною з калібруванням вздовж кута або рідким анемометром, який має більш високу точність.



Аеродинамічна трубка давно відома, вона була використана в дослідженнях Можайського, і Циолковського і Жуковського вже розроблена в деталях сучасної техніки експерименту, яка не змінила принципово.
На базі досить потужного промислового вентилятора реалізовано настільний вітровий тунель. За вентилятором є взаємно перпендикулярні пластини, випрямляючи потік перед входом в вимірювальну камеру. Вікна в вимірювальній камері передбачені склом. У нижній стінці розрізають прямокутні отвори для тримачів. Дистанційно в вимірювальній камері встановлюється цифровий анемометровий шнек для вимірювання швидкості потоку. Труба має невелику звуження при виході на «підтримку» потік, що дозволяє зменшити турбулентність за вартістю зниження швидкості. Швидкість вентилятора регулюється найпростішим побутовим електронним регулятором.

Р

Характеристика труби були гірше, ніж розраховані, в основному через невідповідність виконання вентилятора і паспортних характеристик. Підтримка потоку також зменшує швидкість вимірювання на 0,5 м / с. В результаті максимальна швидкість трохи вище 5 м / с, що, тим не менше, була достатня.

Reynolds номер для труби:
Ре = ВЛ?/? = ВЛ /?
В (швидкість) = 5 м/с
L (characteristics) = 250 мм = 0.25 мм
? (кофф (зменшення/візостійкість) = 0.000014 m^2/s
Ре = 1.25/0.0000014 = 89285.7143

Для вимірювання сил, що діють на літак, елементарні аеродинамічні ваги з двома градусами свободи були використані на основі пари електронних ювелірних ваг з точністю 0.01 грам. Авіакомпанія була закріплена на двох стійках під прямим кутом і встановлена на платформі першої ваги. Ті, в свою чергу, розміщені на мобільних платформах з перенесенням важеля горизонтальної сили на другий масштаб.
Вимірювання показали, що точність достатньо для базових режимів. Однак було складно закріпити кут, тому краще розробити відповідну схему монтажу з маркуванням.

672430

При очищенні моделей вимірювалися два основні параметри - сила опору і підйомник, в залежності від швидкості потоку при заданому куті. Сім'я характеристик була побудована з реалістичними значеннями для опису поведінки кожного літака. Результати узагальнені в графіках з подальшим збільшенням ваги відносно швидкості.



...



...



Модель 1.
Середня мелена. Дизайн максимально відповідає матеріалу - паперу. Міцність крила відповідає довжині, вагованість оптимальна, тому правильно складений літак добре вирівнюється і плавно згортається. Це поєднання таких якостей і простоти складання, які зробили цей дизайн так популярним. Швидкість менше другої моделі, але більше третини. На високих швидкостях великий хвіст вже починає заважати, ідеально стабілізуючу модель до цього.
Модель 2.
Модель з найгіршими характеристиками польоту. Великі крильця і короткі крила призначені для роботи краще на високих швидкостях, що відбувається, але ліфт не виростає достатньо, і повітряний літак літають як спис. Крім того, він не стабілізується належним чином у польоті.
Модель 3.
Представник школи «інжинірінг» – модель була спеціально задумана з особливими характеристиками. У крилах великого подовження краще працювати, але стійкість дуже швидко зростає - літак повільно летить і не переносить прискорення. Для компенсування недостатньої жорсткості паперу використовуються численні складки в криловому носку, що також підвищує стійкість. Тим не менш, модель дуже розкривається і добре летить.

Деякі результати візуалізації вихорів
Якщо ви вводите джерело диму в потік, ви можете побачити і фотографії потоків, які оточують крило. Ми не мали спеціальних генераторів диму, ми використовували форсунки. Щоб збільшити контрастність, фільтр використовується для обробки фотографій. Частота потоку була зменшена, тому що щільність диму низька.
Повільне утворення на передній край крила.



Турбулентний хвіст.



Також потік можна вивчити за допомогою коротких ниток, приклеєних до крила, або тонкого зонду з ниткою в кінці.

Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз. Подібний принцип заспокійливості на практиці використовується тільки літаючі ковдри, які не мають великого національного економічного значення, принаймні в нашій смузі.



Ще більш практичний досвід роботи на паперовому літаку – це «Люкс» – костюм, який дозволяє горизонтальний рейс. До речі, аеродинамічна якість такого костюма менше, ніж з паперового літака - не більше 3.

Я прийшов з темою, планом, 70 відсотків, редагування теорії, обладнання, загального редагування, планування розмов.
Зібрав всю теорію, до перекладу статей, вимірювань (всі трудомісткі, до речі), креслення / графіка, текст, література, презентація, звіт (все було багато питань).

Я пропускає розділ, де розглядаються проблеми аналізу і синтезу, що дозволяють побудувати зворотну послідовність - проектування літака за даній характеристикі.



Враховуючи виконану роботу, ми можемо поставити розмальовку на карті розуму, що вказує на виконання завдань. Зелений вказує точки, які знаходяться на задовільному рівні, світло-зелений - питання, які мають деякі обмеження, жовті - ділянки, уражені, але не адекватно розвинені, червоні - перспективні, потребують додаткових досліджень (аплікація вітається).



На місяць непристойна - дочка копалася в Інтернеті, тримала трубку на столі. Лібра шуок, літаки викопують минулу теорію. Виходом було 30 сторінок пристойного тексту з фотографіями та графіками. Робота була відправлена на листовий тур (тільки кілька тисяч робіт у всіх розділах). Через місяць oh жахів розмістили список звітів, де наш сусід з рештою нанокрокодиль. Дитина зважилася і почала ліпити презентацію на 10 хвилин. Відразу не виключено читання - говорити, щоб яскравий і значущий. До заходу було організовано запуск з таймером та протестами. Вранці безшовний репортер з правильним почуттям «Я нічого не пам’ятаю і не знаю» побачив в КСУ.

До кінця дня я почав хвилюватися, не відповідав, немає віолончелі. Чи не розуміється ризикований жарт? Я не хочу, щоб підліток, щоб вийти з цієї історії. Виявилося, що все було затримано і її звіт знизився на початку 4 р. «Я сказав вам все, журі сміється». Ну, я вгадаю, океї, завдяки не сколінгу. І за годину — диплом першого ступеня. Це було абсолютно несподівано.

Ми думали про що-небудь, але на фоні абсолютно дикого тиску теми лобіювання та учасників, щоб отримати перший приз для гарної, але неформальної роботи є чимось з абсолютно забутого часу. Після того, як вона вже заявила, що журі (правдіє авторитетним, до речі, не менше, ніж kfmn) блискавка швидко забивається нанотехнології зомбі. Звісно, кожен був таким чином, щоб зануритися в наукові кола, які вони безумовно підкрили непропіленний бар’єр для обкурентності. Він отримав смішний - бідна дитина читати деякі дикі навчальні програми, але не можна відповісти на те, що кут був виміряний в його експериментах. Неповторні академічні лідери захопили трохи (але швидко відновили), і це загадка до мене, чому вони повинні зробити таку грабіжність за рахунок дітей. В результаті всі призи були передані приємним хлопцям з нормальними живими очима і хорошими темами. Другий диплом, наприклад, отримав дівчину з моделлю двигуна Stirling, яка швидко почала її на відділі, швидко змінювалися режими і змістовно прокоментував всі ситуації. Ще один диплом був відданий хлопцям, який сидів на вузькому телескопі і подивився на те, що під керівництвом професора, який обов'язково не дозволяв ніяких додаткових «допомоги». Ця історія дав мені надії. Це волю звичайних, нормальних людей до нормального порядку речей. Не звичаєм заданої несправедливості, але готовність його відновити.

Наступного дня, на церемонії нагородження, голова приймальної комісії підійшло переможців та заявили, що всі вони рано зараховуються в фізичний відділ КСУ. Якщо вони хочуть ввести, вони просто повинні принести документи поза конкурсом. Цей привіл, до речі, фактично існував один раз, але тепер він офіційно скасований, а також додаткові вподобання для медалей і олімпійців (крім, здається, переможців російських олімпіад). Це була чистою ініціативою наукової ради. Зрозуміло, що криза абітурієнтів і фізики не розривається, з іншого боку — це одна з найбільш нормальних факультетів з хорошим рівнем. Так, скоригуючи чотири, дитина була в першому рядку. Як вона позбавить від неї - Я не знаю, я дізнався - я буду писати.

Чи буде моя дочка взяти цю роботу самостійно?

Вона запитала, як, тато, я не зробив це себе.
Ось мій варіант. Ви зробили це самостійно, ви знаєте, що написано на кожній сторінці, і ви відповіте на будь-яке питання. Ви знаєте більше про область, ніж люди тут, і люди, які ви знаєте, так. Витримувати загальні технології наукового експерименту від походження ідеї до результату + побічні дослідження - так. Вони зробили багато роботи, без сумніву. Я кладаю цю роботу в загальному вигляді без захисту. Захищений, океї. Журі кваліфіковані, без сумніву. Тоді це ваша нагорода за високу шкільну конференцію.

Я є акустичним інженером, невеликою інженерною компанією, закінчив системну інженерію в авіаційній галузі.

浜у 涓 蹇

Всі... Дуже цікава стаття, хоча б я думав!

Джерело: