آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

مدیران انجمن: javad123javad, parse

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط آرمان شریعتی »

دوستان آنالیزتون از پرواز یک پرنده درون هواپیما چیست؟ آیا موارد زیر درستند؟ چرا؟


1_ اگر پرنده پرواز کند باعث تغییر وزن جزئی هواپیما خواهد شد.

2_ اگر پرنده در حالت سقوط آزاد یا مکانش درحال پرواز ثابت باشد تاثیری بر وزن هواپیما ندارد.

3_ اگر پرنده درون یک جعبه دربسته(ایزوله) باشد پرواز کردنه پرنده، تاثیری بر وزن هواپیما ندارد.

4_درصورتیکه بجای جعبهٔ بزرگ، پرنده را درون یک نایلون بزرگ و پر از هوا (که پرنده بتواند درون آن پرواز کند) بگذاریم و در نایلون را کاملا ببندیم قضیه فرق میکند و درصورتیکه هنگام پروازه پرنده، نایلون با کف هواپیما درتماس نباشد، وزنِ هواپیما کمتر میشود.

5_ پرواز پرنده بسمت بالا یا پایین باعث تغییر وزن میشود.
آخرین ویرایش توسط آرمان شریعتی دوشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۸ - ۱۴:۲۲, ویرایش شده کلا 2 بار

نمایه کاربر
M_J1364@yahoo.com

نام: م. ج. معروف به سیاه گوش

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹


پست: 1336

سپاس: 461

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط M_J1364@yahoo.com »

سؤال جالبیه. زیاد وقت نکردم روش فکر کنم ولی حدس می زنم که اگه پرنده در حال پرواز باشه، مثل این می مونه که در داخل هواپیما یه جا نشسته باشه و وزنِ کلِ هواپیما در این دو حالت میشه وزن پرنده+وزن هواپیما. فکر کنم مهم هم نیست که پرنده توی جعبه ست یا نایلونِ بزرگ. تنها حالتی که به نظر می رسه اثر داشته باشه، وقتیه که پرنده در حال سقوط آزاد توی هواپیما باشه. در این حالت وزنِ کلِ هواپیما برابر میشه با وزن خود هواپیما، یعنی وزن پرنده ازش کم میشه. البته اگه هواپیما به نوعی روی یه ترازو قرار گرفته باشه که بشه وزنشو سنجید.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 629

سپاس: 392

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط rohamjpl »

خیر. هواپیماها به طور معمول هوا تنگ هستند و پرندگانی که "پرواز می کنند" توسط هوایی که در بدنه هواپیما است پشتیبانی می شوند. نه جرم و نه وزن سیستم صفحه و محتویات این فلپینگ باعث کاهش نیروهای تماسی بین پرندگان و هواپیما می شود اما فشار هوا بین این دو را افزایش می دهد و این دقیقاً کاهش نیروی تماس را به طور متوسط جبران می کند.
پرنده ای که در کف هواپیما نشسته است توسط ساختار هواپیما پشتیبانی می شود و به وزن هواپیما کمک می کند. پرنده ای که در هواپیما پرواز می کند توسط یک جریان هوا پشتیبانی می شود که دارای یک رانش خالص به سمت پایین است که توسط ساختار هواپیما پشتیبانی می شود و به وزن هواپیما کمک می کند. اهمیتی ندارد که هواپیما مهر و موم شده باشد یا باز ، جز اینکه اگر یک پنجره بزرگ و باز نزدیک باشد ، جریان هوا می تواند از خارج هوا را جذب کند و می تواند به سمت خارج خارج شود ، در این صورت وابستگی کمتری به پشتیبانی از ساختار ساختمان وجود دارد هواپیما و هواپیما وزن کمتری خواهند داشت. اگر در فاصله کمی پنجره باز وجود داشته باشد ، هیچ هوایی به داخل یا خارج از پنجره منتقل نمی شود و هواپیما جریان هوایی را که از پرنده پشتیبانی می کند پشتیبانی می کند و غیره. به عبارت دیگر ، پشتیبانی پرنده از هوا در هواپیما نیست فشار هوا را در هواپیما تغییر دهید. هواپیما نیازی به آب بندی ندارد.
تصویر

نمایه کاربر
You-See

نام: U30

محل اقامت: تهران

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۵/۱۹ - ۱۹:۰۵


پست: 1110

سپاس: 737

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط You-See »

فشار پروازی پرنده در فضای بسته به همان اندازه وزن تولید می کند.
دوستای گلم حمایت کنید : https://cafebazaar.ir/app/com.nikanmehr.marmarxword/

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط آرمان شریعتی »

دوستان توضیح بدید اگه پرنده بسمت بالا یا پایین پرواز کنه آیا وزن هواپیما تغییر میکنه یا نه؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 629

سپاس: 392

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط rohamjpl »

.وزن هواپیماثابت می ماند ، هواپیماها به طور معمول هوامحبوس هستند و پرندگانی که "پرواز می کنند" توسط هوایی که در بدنه هواپیما است پشتیبانی می شوند. نه جرم و نه وزن سیستم صفحه و محتویات این فلپینگ باعث کاهش نیروهای تماسی بین پرندگان و هواپیما می شود اما فشار هوا بین این دو را افزایش می دهد و این دقیقاً کاهش نیروی تماس را به طور متوسط جبران می کند.پرنده ای که در کف هواپیما نشسته است توسط ساختار هواپیما پشتیبانی می شود و به وزن هواپیما کمک می کند. پرنده ای که در هواپیما پرواز می کند توسط یک جریان هوا پشتیبانی می شود که دارای یک رانش خالص به سمت پایین است که توسط ساختار هواپیما پشتیبانی می شود و به وزن هواپیما کمک می کند. اهمیتی ندارد که هواپیما مهر و موم شده باشد یا باز ،مگر هواپیما باز باشد .
اگر پرنده ای دارای جرم 2 کیلوگرم باشد و در یک قفس 1 کیلویی گیر افتاده باشد و سپس شروع به پرواز در داخل قفس کند ، وزنی که روی آن وارد می شود چقدر است
یک پرنده برای فشار آوردن به سمت بالا باید فشار رو به پایین خود را نسبت به وزن خود ایجاد کند. در بالادست یک فلپ بال اساساً هیچ فشاری توسط بال ایجاد نمی شود بنابراین یک پرنده در حال پرواز در این مرحله از جعبه در سقوط آزاد است. هر جسمی که در داخل قفس آزاد باشد ، بدون وزن خواهد بود ، بنابراین در حالی که یک پرنده در حال پرواز ، بدون وزن خواهد بود و قفس در مقیاس 1 کیلوگرم وزن دارد..در حال حاضر ، در سراشیبی پرنده باید فشار کافی را به سمت پایین ایجاد کند تا وزن خود را بالا ببرد و علاوه بر این امکان سقوط آزاد را فراهم می کند تا در ارتفاع متوسط ​​خود را حفظ کند. برای دستیابی به ارتفاع کلی و حتی کمتر برای کاهش ارتفاع باید فشار بیشتری ایجاد کند. بنابراین در حین ضربه پایین فشار زیر بال بالاتر از وزن پرنده است زیرا بال هوا را فشرده می کند در حالی که همزمان بال باعث ایجاد مکش (فشار کم) بالای بال می شود. بنابراین خالص شما چیزی ندارید. اکنون ، در پایین فشار ، فشار مثبت هوا در زیر ضربه بال پرنده مانند یک مخروط در زیر پرنده گسترش می یابد ، بنابراین هرچه از بال فاصله بگیرید ، فشار پراکنده تر می شود. بنابراین اگر درست زیر یک پرنده قرار دارید ، ممکن است فشار را احساس کنید اما اگر 100 فوت از شما بالاتر باشد فشار بسیار پراکنده ای است که در بیشتر موارد با فشار بسیار کمتری روی یک نقطه مشخص عمل می کند. این امر در مورد مکش ایجاد شده در بالای بال نیز صدق می کند.
بنابراین در یک قفس یک طرفه جامد ، شما یک سیستم بسته دارید که در آن فشار منفی بالای بال باعث افزایش وزن ناشی از فشار مثبت هوا در زیر بال می شود. در اینجا ، تمام هوای مخروط فشار در بالا و پایین پرنده در سراشیبی در قفس موجود است. این منجر به تغییر وزن خالص در قفس نمی شود. بنابراین قفس می تواند وزن پرنده به اضافه وزن قفس 3 کیلوگرم باشد.
با این وجود ، اگر دیوارهای مشبک و کف مستحکمی داشته باشید ، فشار هوا از فشار پایین بیشتر از دیواره ها است و مکش دیواره ها از فشار منفی ایجاد شده در بالای بال ، در هوای خارج پخش می شود ، زیرا هوا می تواند هر چند دیوار جریان می یابد. نتیجه آن گرفتن هوا از خارج قفس و قرار دادن لحظه ای آن در قفس است. هرچه پرنده به طبقه نزدیکتر باشد ، فشار مخروطی که در کف قفس قرار دارد بیشتر خواهد بود ، در مقابل پرنده ای که در آنجا بالاتر می رود و فشار از دیواره های نفوذپذیر پخش می شود و در نتیجه به اشیا خارج از قفس فشار می آورد. بنابراین در این حالت هرچه پرنده به زمین نزدیکتر باشد قفس سنگین تر است. وزن کلی قفس حداقل 3 کیلوگرم (وزن پرنده به اضافه قفس) به طور متوسط ​​در طول چرخه پر بال است (فشار از پرنده در هنگام حرکت بدون وزنه خواهد بود و می گوید دو برابر وزن آن در ضربه به پایین است اما فقط در صورتی که پرنده در ارتفاع بسیار کم و ثابت جایی که کل مخروط فشار روی کف جامد بارگیری شده بود ، حفظ کند. اگر پرنده بخواهد ارتفاع بگیرد ، کف فشار لحظه ای بیشتری می یابد تا زمانی که فشار از ارتفاع پرنده از کف قفس پخش شود. اگر قفس شما کف مشبک دارد ، بیشترین مخروط فشار روی اشیا خارج از قفس قرار می گیرد تا وزن پرنده اصلاً به وزن قفس اضافه نشود و قفس ممکن است کمی بیش از 1 کیلوگرم وزن داشته باشد (وزن قفس به علاوه فشار بر روی قطعات جامد مش). هرچه دیواره ها و کف نفوذپذیرتر باشد فشار پرنده پرواز روی قفس کمتر می شود. اما اگر ترازوی شما سکویی در کف است که قفس روی آن نشسته است (حتی اگر یک کف مشبک داشته باشید ، فشار هوا از بال های پرنده کم پرواز همچنان بر روی ترازو عمل می کند) .
سرانجام اگر پرنده در بالای قفس پرواز کند ، وزن قفس و پرنده کمتر از 1 کیلوگرم در مقیاس است. اما درصورتی که دیواره های قفس و / یا کف مشبک باشد و فشار بالها از قفس به خارج از قفس منتقل شود ، واقعاً مثر خواهد بود. برخلاف یک قفس کاملاً یک طرفه که می تواند تمام فشار ایجاد شده از بال های پرنده را گرفته و به نیروی کف قفس اضافه کند. بنابراین هیچ تغییری در وزن خالص ایجاد نمی شود (زیرا فشار پرنده که به سقف فشار می آورد با فشار بال که به سمت پایین فشار می یابد خنثی می شود)
من معادل سوال میدم آیا وزن هواپیمایی که در آسمان پرواز می کند به زمین منتقل می شودافزایش فشار بر روی زمین به دلیل پرواز هواپیمایی با جرم M در ارتفاع h تقریباً است
$P = \frac{2 M g h^4}{\pi (h^2 + d^2)^3}$جایی که d فاصله روی زمین از نقطه زیر سطح است به زبان ساده ، توزیع فشار در اطراف هواپیما (عمدتا بالها) باعث ایجاد لیفت می شود ، در حالی که همزمان هوا را به سمت پایین فشار می دهد ، تا تعادل حرکت را تأمین کند. این به خودی خود برای تأمین آسانسور کافی است.
جریان هوایی که به سمت پایین هدایت می شود به آرامی به سمت سطح زمین سرازیر می شود و در آنجا افزایش فشار را تجربه می کند ، زیرا در آنجا هدایت می شود ، از این رو همان نیروی بالابر را روی زمین اعمال می کند.هواپیما پرواز می کند زیرا هوای زیر آن بر بالها نیرویی رو به بالا وارد می کند. از هوای بالا نیز یک نیروی رو به پایین وجود دارد ، اما شکل بال از اصل برنولی استفاده می کند تا نیروی رو به بالا بیشتر شود. نیروی خالص به سمت بالا است ، و باید برابر با وزن هواپیما هنگام کروز یا افزایش با سرعت ثابت رو به بالا باشد (هنگامی که به سمت بالا شتاب می گیرد بیشتر خواهد بود).
بنابراین ، بالها به شدت یک فشار رو به پایین بر روی هوای زیر آن وارد می کنند. و هر حجم هوا به طور مشابه به حجم زیر خود نیرو وارد می کند و تا پایین به زمین می رود.
در واقع ، ستون هوا در زیر صفحه مانند تخته های عظیم هواپیما را به زمین متصل می کندوقتی هواپیما بلند می شود ، جرم زمین را تغییر نمی دهد ، بنابراین چیزی برای انتقال وجود ندارد.
قبل از پرواز ، سطح زمین اشغال شده توسط هواپیما وزن هواپیما و وزن هوا را در بالا و پایین آن نگه داشته است.
هنگام پرواز ، مقدار هوا در بالا و پایین هواپیما تغییر می کند ، اما وزن کلی تغییر نمی کند.
نیروی جاذبه کمتری روی هواپیما تاثیر دارد اما جزیی $\displaystyle F_{\mathrm g} = \frac{G m_{1} m_{2}}{R^2}$و$\displaystyle g_{h} = \frac{G m_{\mathrm e}}{\left(R_{\mathrm e} + h\right)^2}$لذا $\displaystyle \frac{g_{h}}{g} = \left(1 + \frac{h}{R_{e}}\right)^{-2}$می توانیم برای یک هواپیمای مسافربری که در 12 کیلومتری پرواز میکنه می کند ،$g_{h} = 9.773\ \mathrm{m\ s^{-2}}$نیروهای گریز از مرکز
این questionهمچنین می خواهد اثر گریز از مرکز بر روی هواپیما هنگام حرکت در مدار منحنی زمین باشد که هنوز به آن پاسخی داده نشده است. این اثر کوچک در نظر گرفته می شود ، اما در مقایسه با تأثیر بر روی نیروی جاذبه ،اما همیشه اینگونه نیست.به طور کلی ، جسمی که در یک مسیر دایره ای در حال حرکت است ، یک شتاب گریز از مرکز را تجربه می کند ، که از مرکز حلقه دور است$a_c=\omega^2r=\frac{v^2}{r}$
تصویر

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط آرمان شریعتی »

بگذار یک مثالی رو بررسی کنیم رهام جان:
فرض کن تو این سیستم بسته جسم m رو رها میکنیم، این جسم تا وقتیکه به زمین برسه همونطور که خودت هم گفتی با فشردگی هوای زیرش نیرویی به کف وارد میکنه اما این سوال پیش میاد که اندازه این نیرو چقدره؟

بنظر من این نیرو کمتر از وزن خود جسمه چون این جسم بدلیل ناکافی بودن نیروی تکیه گاه، درحال سقوط هست پس در مدت زمانی که در هواست نیرویی که به کف هواپیما داره وارد میکنه کمتر از نیروی وزنشه اما بعد از برخورد دوباره اون نیرو رو با فشار بیشتری به کف وارد میکنه پس در مدت سقوط وزنش از هواپیما کم میشه.


اما در مورد پرنده بنظر من هم مثل خودت که اشاره کردی قضیه اینطور هست که وقتی پرنده بال میزنه برای مدت کوتاهی باشتاب بسمت بالا میره ولی بعد دوباره برای مدت کوتاهی سقوط آزاد میکنه.

خوب تا اینجا میشه گفت -وزن میانگین- هواپیما ثابت هست اما بصورت نوسانی تغییر میکنه،
اما وقتی پرنده بسمت بالا یا پایین پرواز میکنه چطور؟ اینجا بنظر من اگه پرواز پرنده بسمت بالا یا پایین، شتابدار باشه وزن تغییر میکنه نظر شما چیه؟ اگه با سرعت ثابت بسمت پایین یا بالا پرواز کنه چی؟وزن (بطور میانگین) ثابت میمونه یا تغییر میکنه؟

نمایه کاربر
M_J1364@yahoo.com

نام: م. ج. معروف به سیاه گوش

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹


پست: 1336

سپاس: 461

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط M_J1364@yahoo.com »

آرمان شریعتی نوشته شده:
چهارشنبه ۱۴۰۰/۱/۱۱ - ۲۱:۱۴
بنظر من این نیرو کمتر از وزن خود جسمه چون این جسم بدلیل ناکافی بودن نیروی تکیه گاه، درحال سقوط هست پس در مدت زمانی که در هواست نیرویی که به کف هواپیما داره وارد میکنه کمتر از نیروی وزنشه اما بعد از برخورد دوباره اون نیرو رو با فشار بیشتری به کف وارد میکنه پس در مدت سقوط وزنش از هواپیما کم میشه.
به نظر من داری درست استدلال می کنی آرمان جان. نیروی شناورسازی برای اجسام سقوط کننده تو هوا خیلی کمه چون چگالی هوا خیلی کمه. می مونه نیروی drag که به سرعت لحظه ایه همون جرم $m$ وابسته ست ولی بازم به علت چگالی کمه هوا توی سرعت های پایین کمه ولی هر چقدر سرعت جسم بیشتر بشه، این نیرو هم بیشتر میشه تا جایی که وقتی $m$ به سرعتِ حد می رسه، این نیرو دقیقاً با نیروی وزن جرم برابر میشه و فقط توی این حالته که ممکنه نیرویی که هوا به کف هواپیما وارد می کنه بشه همون وزنِ $m$ ولی برای رسیدن به سرعت حد باید ارتفاع هواپیما به اندازه ی یه برج یا آسمون خراش (یا حتی بیشتر) باشه. از طرفی به این نکته هم توجه کن که وقتی جرم $m$ به کف هواپیما "برخورد" می کنه، وزن هواپیما به صورت لحظه ای یه مقداری از $mg$ بیشتر هم می شه چون طی برخورد، هم ما وزن $mg$ رو داریم و هم تغییر تکانه ی همون جرم از $mv$ به صفر رو. تفاضل این تکانه ها (که میشه همون $\Delta p=mv$ و $v$ سرعت جرم در لحظه ی برخورده) تقسیم بر زمانِ توقف ($\Delta t$) که معمولاً کوچیکه، یه نیروی دیگه ای رو تولید می کنه که ربطی به وجود یا عدم وجود میدان گرانشی نداره و قاعدتاً باید با نیروی وزن جمع بشه:
$$W=mg+\frac{\Delta p}{\Delta t}$$
آرمان شریعتی نوشته شده:
چهارشنبه ۱۴۰۰/۱/۱۱ - ۲۱:۱۴
خوب تا اینجا میشه گفت -وزن میانگین- هواپیما ثابت هست اما بصورت نوسانی تغییر میکنه،
اما وقتی پرنده بسمت بالا یا پایین پرواز میکنه چطور؟ اینجا بنظر من اگه پرواز پرنده بسمت بالا یا پایین، شتابدار باشه وزن تغییر میکنه نظر شما چیه؟ اگه با سرعت ثابت بسمت پایین یا بالا پرواز کنه چی؟وزن (بطور میانگین) ثابت میمونه یا تغییر میکنه؟
بله موافقم، وزن، نوسان می کنه و قاعدتاً باید بین "وزن هواپیما" و "وزن هواپیما+$mg$" نوسان کنه که میانگینش تو هر دوره میشه "وزن هواپیما+$\frac{mg}{2}$". حالا اگه شتابدار به سمت بالا حرکت کنه قاعدتاً باید اثرش روی وزن هواپیما بیشتر از $mg$ باشه و اگه بتونه شتابدار به سمت پایین حرکت کنه قاعدتاً باید اثرش روی وزن هواپیما کمتر از $mg$ باشه و اگه با سرعت ثابت پرواز کنه اثرش همون $mg$ ست.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 629

سپاس: 392

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط rohamjpl »

تصور شما از سوال این هست تصور کنید که در آسانسور هستید. نمودارهای بدنه آزاد را برای خود جدا کنید ، آسانسور به تنهایی و سیستم ترکیبی شما به علاوه آسانسور برای این سه وضعیت:
آسانسور شتابی ندارد (ایستاده در حالت ایستاده یا با سرعت ثابت حرکت می کند)
آسانسور دارای شتاب رو به بالا است (در هنگام پایین آمدن به سمت بالا ، یا کند می شود)
آسانسور شتاب رو به پایین دارد (در هنگام بالا رفتن سرعت می گیرد ، یا کند می شود)
در این شرایط هیچ نیرویی جدید در هنگام شتاب وجود ندارد - یک یا چند نیرو برای تولید شتاب به سادگی تغییر اندازه می دهند.
نمودار بدن آزاد شما دارای دو نیرو است ، نیروی جاذبه و نیروی عادی رو به بالا از آسانسور.
نمودار بدنه آزاد آسانسور دارای سه نیرو است ، نیروی جاذبه ، یک نیروی طبیعی رو به پایین از شما و یک نیروی رو به بالا از کشش در کابل نگهدارنده آسانسور.
سیستم ترکیبی از آسانسور شما + دارای دو نیرو است ، یک نیروی جاذبه ترکیبی و کشش در کابل.
نیروی عادی را که از آسانسور به شما وارد می شود در نظر بگیرید:
N = mg اگر آسانسور در حالت استراحت باشد یا با سرعت ثابت حرکت کند
N = mg + ma اگر آسانسور شتاب رو به بالا داشته باشد
N = mg - ma اگر آسانسور شتاب رو به پایین داشته باشد
نیروی طبیعی برابر با وزن ظاهری شماست. بنابراین ، در هنگام شتاب دادن آسانسور به سمت بالا ، شما در واقع کمی سنگین تر از حد معمول و هنگام پایین آمدن شتاب ، نسبت به حالت معمول سبک تر هستید. در شرایط شدیدتر این امر بسیار واضح تر است. به عنوان مثال در یک غلتک کوچک ، در بالای حلقه ها بسیار سبک هستید ، اما در پایین سنگین تر از حد معمول هستید. نیروی عادی که توسط صندلی به شما وارد می شود کمتر از mg در بالا و بزرگتر از mg در پایین است.تصویر
چرا در بالابر که به سمت پایین حرکت می کند ، وزن ظاهری بدن کاهش می یابد؟بنابراین اگر بالابر آزادانه تحت شتاب g قرار بگیرد ، وزن ظاهری جسم به صفر می رسد.
از قانون شناوری استفاده کنم هر جسم ، به طور کامل یا جزئی در یک سیال غوطه ور شده است ، توسط نیرویی برابر با وزن سیال جابجا شده توسط جسم افزایش می یابد.- با این توضیحات که برای یک جسم غرق شده حجم سیال جابجا شده حجم جسم است و برای یک جسم شناور روی سیال، وزن سیال جابجا شده وزن جسم است.معادله محاسبه فشار داخل سیال در تعادل:${\displaystyle \mathbf {f} +\operatorname {div} \,\sigma =0} $جایی که f چگالی نیرویی است که توسط برخی از میدان های بیرونی بر روی سیال اعمال می شود و σ تانسور تنش کوشی است. در این حالت سنسور تنش متناسب با سنسور تطابق یا نهاد است:${\displaystyle \sigma _{ij}=-p\delta _{ij}.\,}\sigma_{ij}=-p\delta_{ij}$ در اینجا δij دلتا کرونکر است. با استفاده از این معادله بالا:${\displaystyle \mathbf {f} =\nabla p.\,}$
با فرض اینکه میدان نیروی بیرونی محافظه کار باشد ، یعنی می توان آن را به عنوان شیب منفی برخی از عملکردهای مقیاس پذیر نوشت${\displaystyle \mathbf {f} =-\nabla \Phi .\,}$سپس ${\displaystyle \nabla (p+\Phi )=0\Longrightarrow p+\Phi ={\text{constant}}.\,} $ بنابراین ، شکل سطح باز یک سیال برابر است با صفحه برابری میدان اعمال شده از نیروی محافظه کار بیرونی. بگذارید محور z به سمت پایین باشد. در این حالت میدان جاذبه است ، بنابراین Φ = −ρfgz که g شتاب جاذبه است ، ρf تراکم جرمی سیال است. با صفر رساندن فشار در سطح ، جایی که z صفر است ، ثابت صفر خواهد بود ، بنابراین فشار داخل سیال ، در معرض گرانش است ،${\displaystyle p=\rho _{f}gz.\,}$از آنجا که فشار داخلی سیال شناخته شده است ، اکنون می توان نیروی شنای وارده بر بدن را به راحتی محاسبه کرد. نیروی وارد بر بدن را می توان با ادغام تنسور تنش بر روی سطح بدن که در تماس با سیال است محاسبه کرد:${\displaystyle \mathbf {B} =\oint \sigma \,d\mathbf {A} .}$
نتگرال سطح را می توان با کمک قضیه گاوس به یک انتگرال حجم تبدیل کرد${\displaystyle \mathbf {B} =\int \operatorname {div} \sigma \,dV=-\int \mathbf {f} \,dV=-\rho _{f}\mathbf {g} \int \,dV=-\rho _{f}\mathbf {g} V}$در جایی که V اندازه گیری حجم تماس با مایع است ، این حجم قسمت غوطه ور بدن است ، زیرا مایع به قسمتی از بدن که خارج از آن است نیرویی وارد نمی کند.
از استدلال زیر مقدار نیروی شناوری ممکن است کمی بیشتر ارزیابی شود. هر شی با شکل دلخواه و حجم V را که با مایع احاطه شده است در نظر بگیرید. نیرویی که مایع بر روی یک جسم درون سیال وارد می کند برابر با وزن مایع با حجمی برابر با جسم است. این نیرو در جهتی مخالف نیروی گرانشی اعمال می شود ،${\displaystyle B=\rho _{f}V_{\text{disp}}\,g,\,}$اگر شناوری یک شی ((مهار نشده و بدون نیرو) از وزن آن بیشتر شود ، تمایل به بالا رفتن دارد. جسمی که وزن آن بیش از شناوری آن باشد ، غرق می شود. محاسبه نیروی رو به بالا بر روی یک جسم غوطه ور در طول دوره شتاب آن فقط توسط اصل ارشمیدس انجام نمی شود. لازم است پویایی جسمی را که شامل شناوری است در نظر بگیرید. به محض فرو رفتن کامل آن در کف سیال یا بالا آمدن به سطح و نشستن ، اصل ارشمیدس به تنهایی قابل استفاده است. برای یک شی شناور ، فقط حجم غوطه ور سیال را جابجا می کند. برای یک جسم غرق شده ، کل حجم سیال را جابجا می کند ، و یک نیروی واکنش اضافی از کف جامد وجود دارد.
برای اینکه اصل ارشمیدس به تنهایی مورد استفاده قرار گیرد ، باید جسم مورد نظر در تعادل باشد (مجموع نیروهای وارد بر جسم باید صفر باشد) ، بنابراین ؛${\displaystyle mg=\rho _{f}V_{\text{disp}}g,\,}$تراکم هوا در مقایسه با اکثر مواد جامد و مایعات بسیار ناچیز است. به همین دلیل ، وزن یک جسم در هوا تقریباً برابر با وزن واقعی آن در خلا است. شناوری هوا در اکثر اشیا during هنگام اندازه گیری در هوا نادیده گرفته می شود زیرا این خطا معمولاً ناچیز است${\displaystyle m=\rho _{f}V_{\text{disp}}.\,}$پس ${\displaystyle T=\rho _{f}Vg-mg.\,}$نیروی خالص موجود بر روی جسم باید صفر باشد ، درصورتی که وضعیت استاتیک سیال باشد به گونه ای که اصل ارشمیدس قابل اجرا باشد و در نتیجه مجموع نیروی شناوری و وزن جسم باشد${\displaystyle F_{\text{net}}=0=mg-\rho _{f}V_{\text{disp}}g\,}$
سوال اینجا هست آیا در صورت شتاب بالا یا پایین شدن ظرف ، نیروی شناوری تغییر خواهد کرد؟اصل ارشمیدس به ما می گوید که بالابودن جسمی که در یک مایع غوطه ور شده برابر است با وزن سیال جابجا شده ، جایی که وزن نیرویی است که توسط F = ma داده می شود یعنی جرم سیال جابجا شده ، m ، ضرب در شتاب ،در این زمینه هیچ تفاوتی بین شتاب گرانشی و شتاب اینرسی وجود ندارد - این یکی از نمونه های اصل هم ارز اینشتین است - بنابراین:$a = a_{gravity} + a_{inertial}$
و بنابراین بالابودن:$F = m (a_{gravity} + a_{inertial}) = V \rho (a_{gravity} + a_{inertial})$
نیروی شناور در آسانسور شتاب دهنده زیرا گرادیان فشار pg یا p برابر شتاب ناشی از نیرویی است که آن را به سمت پایین می کشد.اکنون در یک قاب شتابدار ، گرادیان فشار واقعاً pg نیست بلکه $p(g+a)$ است.من به همان هواپیما بر میگردم خوب سیستم ما بسته هست لذا اگر قفس کاملاً بسته باشد ، فرقی نمی کند پرنده درون خود معلق باشد یا روی زمین بنشیند. هنگام پرواز ، پرنده هوا را به سمت زمین هل می دهد که دقیقاً برابر وزن پرنده ، قفس را به سمت پایین وارد می کند. این نتیجه مستقیم حفاظت از حرکت و قانون دوم و سوم نیوتن است. از آنجا که هنگام پرواز پرنده هیچ نیروی خارجی دیگری بر روی سیستم قفس-پرنده تأثیر نمی گذارد در مقایسه با وقتی که پرواز نمی کند ، شتاب روی قفس تفاوتی نخواهد داشت. اثر ناشی از پرنده پرواز فقط مربوط به نیروهای داخلی است و از آنجا که عمل = واکنش ، آنها لغو می شوند.با این حال ، اگر قفس بسته نمی شود ، مقداری از باد ناشی از پرنده می تواند از قفس بگریزد و به یک نیروی خارجی تبدیل می شود و سیستم پرنده قفس را سبک می کند.هوای داخل قفس با حرکت پرنده به اطراف منقبض می شود و منقبض می شود (فشار را تغییر می دهد). بنابراین وقتی پرنده مقداری هوا را به سمت پایین قفس هل می دهد ، قفس نیرویی (یک ضربه کوچک) می گیرد که بلافاصله توسط نیروی دیگری ، در بالای قفس ، توسط هوای الاستیکی که مطابق با قانون سوم نیوتن است دوباره از بین می رود. در واقع خود پرنده احساس این عقب انداختن را خواهد کرد (به همین دلیل یک پرنده می تواند پرواز کند) و اگر فلپ به اندازه کافی قوی باشد به قسمت بالای قفس برخورد می کند و همان کار بالا را انجام می دهد. بنابراین آنچه احساس خواهید کرد حرکت بالا و پایین قفس است! این فقط بازآرایی توده های داخل قفس است ، اما هیچ نیروی خالصی در مرکز جرم وارد عمل نمی شود.اکنون ، برای یک سیستم باز نیروهای خارجی وارد عمل می شوند. به بیان ساده تر ، پرنده مقداری هوا به داخل می کشد و این هوای جدید نیروی جدیدی را اعمال می کند که شما آن را به عنوان کشش احساس خواهید کرد (از آنجا که هوا اکنون می تواند از طریق روزنه ها خارج شود ، مورد بالا معتبر نیست!)شتاب پرنده باعث تغییر وزن قفس / پرنده در پرنده در قفس جدا شده می شود که در مقیاس وزنی نشسته است و این به دلیل تسریع مرکز جرم است. قفس بسته را فرض کنید. سیستم قفس و پرنده است. نیروهای خارجی عبارتند از گرانش (پرنده توده ای + قفس توده ای) x گرم به پایین و نیروی محدود كننده نگه داشتن قفس در برابر گرانش نیروی محدودیت "وزن" سیستم قفس / پرنده است. کلید (فیزیک پایه) "مجموع نیروهای خارجی = جرم مرکز جرم x شتاب مرکز جرم" است. نیروهای داخلی اهمیتی ندارند. تا زمانی که پرنده شتاب نمی گیرد (به عنوان مثال پرنده ساکن یا معلق) ، پس (پرنده توده ای + قفس توده ای) x g down = نیروی محدود کننده قفس را بالا نگه داشته و وزن (نیروی محدودیت) تغییر نمی کند. اگر پرنده در حال شتاب گرفتن به سمت بالا یا پایین است ، مرکز جرم به سمت بالا یا پایین شتاب می گیرد و باید یک نیروی خارجی خالص وجود داشته باشد. این نیروی خارجی خالص به دلیل تغییر نیروی محدودیت است (اگر شتاب پرنده افزایش یابد تا وزن سیستم افزایش یابد). به هالیدی و رزنیک / فیزیک مراجعه کنید.رهام حسامی
تصویر

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط آرمان شریعتی »

rohamjpl نوشته شده:
پنج‌شنبه ۱۴۰۰/۱/۱۲ - ۱۰:۲۰
تصور شما از سوال این هست تصور کنید که در آسانسور هستید. نمودارهای بدنه آزاد را برای خود جدا کنید ، آسانسور به تنهایی و سیستم ترکیبی شما به علاوه آسانسور برای این سه وضعیت:
آسانسور شتابی ندارد (ایستاده در حالت ایستاده یا با سرعت ثابت حرکت می کند)
آسانسور دارای شتاب رو به بالا است (در هنگام پایین آمدن به سمت بالا ، یا کند می شود)
آسانسور شتاب رو به پایین دارد (در هنگام بالا رفتن سرعت می گیرد ، یا کند می شود)
در این شرایط هیچ نیرویی جدید در هنگام شتاب وجود ندارد - یک یا چند نیرو برای تولید شتاب به سادگی تغییر اندازه می دهند.
نمودار بدن آزاد شما دارای دو نیرو است ، نیروی جاذبه و نیروی عادی رو به بالا از آسانسور.
نمودار بدنه آزاد آسانسور دارای سه نیرو است ، نیروی جاذبه ، یک نیروی طبیعی رو به پایین از شما و یک نیروی رو به بالا از کشش در کابل نگهدارنده آسانسور.
سیستم ترکیبی از آسانسور شما + دارای دو نیرو است ، یک نیروی جاذبه ترکیبی و کشش در کابل.
نیروی عادی را که از آسانسور به شما وارد می شود در نظر بگیرید:
N = mg اگر آسانسور در حالت استراحت باشد یا با سرعت ثابت حرکت کند
N = mg + ma اگر آسانسور شتاب رو به بالا داشته باشد
N = mg - ma اگر آسانسور شتاب رو به پایین داشته باشد
نیروی طبیعی برابر با وزن ظاهری شماست. بنابراین ، در هنگام شتاب دادن آسانسور به سمت بالا ، شما در واقع کمی سنگین تر از حد معمول و هنگام پایین آمدن شتاب ، نسبت به حالت معمول سبک تر هستید. در شرایط شدیدتر این امر بسیار واضح تر است. به عنوان مثال در یک غلتک کوچک ، در بالای حلقه ها بسیار سبک هستید ، اما در پایین سنگین تر از حد معمول هستید. نیروی عادی که توسط صندلی به شما وارد می شود کمتر از mg در بالا و بزرگتر از mg در پایین است.تصویر
چرا در بالابر که به سمت پایین حرکت می کند ، وزن ظاهری بدن کاهش می یابد؟بنابراین اگر بالابر آزادانه تحت شتاب g قرار بگیرد ، وزن ظاهری جسم به صفر می رسد.
از قانون شناوری استفاده کنم هر جسم ، به طور کامل یا جزئی در یک سیال غوطه ور شده است ، توسط نیرویی برابر با وزن سیال جابجا شده توسط جسم افزایش می یابد.- با این توضیحات که برای یک جسم غرق شده حجم سیال جابجا شده حجم جسم است و برای یک جسم شناور روی سیال، وزن سیال جابجا شده وزن جسم است.معادله محاسبه فشار داخل سیال در تعادل:${\displaystyle \mathbf {f} +\operatorname {div} \,\sigma =0} $جایی که f چگالی نیرویی است که توسط برخی از میدان های بیرونی بر روی سیال اعمال می شود و σ تانسور تنش کوشی است. در این حالت سنسور تنش متناسب با سنسور تطابق یا نهاد است:${\displaystyle \sigma _{ij}=-p\delta _{ij}.\,}\sigma_{ij}=-p\delta_{ij}$ در اینجا δij دلتا کرونکر است. با استفاده از این معادله بالا:${\displaystyle \mathbf {f} =\nabla p.\,}$
با فرض اینکه میدان نیروی بیرونی محافظه کار باشد ، یعنی می توان آن را به عنوان شیب منفی برخی از عملکردهای مقیاس پذیر نوشت${\displaystyle \mathbf {f} =-\nabla \Phi .\,}$سپس ${\displaystyle \nabla (p+\Phi )=0\Longrightarrow p+\Phi ={\text{constant}}.\,} $ بنابراین ، شکل سطح باز یک سیال برابر است با صفحه برابری میدان اعمال شده از نیروی محافظه کار بیرونی. بگذارید محور z به سمت پایین باشد. در این حالت میدان جاذبه است ، بنابراین Φ = −ρfgz که g شتاب جاذبه است ، ρf تراکم جرمی سیال است. با صفر رساندن فشار در سطح ، جایی که z صفر است ، ثابت صفر خواهد بود ، بنابراین فشار داخل سیال ، در معرض گرانش است ،${\displaystyle p=\rho _{f}gz.\,}$از آنجا که فشار داخلی سیال شناخته شده است ، اکنون می توان نیروی شنای وارده بر بدن را به راحتی محاسبه کرد. نیروی وارد بر بدن را می توان با ادغام تنسور تنش بر روی سطح بدن که در تماس با سیال است محاسبه کرد:${\displaystyle \mathbf {B} =\oint \sigma \,d\mathbf {A} .}$
نتگرال سطح را می توان با کمک قضیه گاوس به یک انتگرال حجم تبدیل کرد${\displaystyle \mathbf {B} =\int \operatorname {div} \sigma \,dV=-\int \mathbf {f} \,dV=-\rho _{f}\mathbf {g} \int \,dV=-\rho _{f}\mathbf {g} V}$در جایی که V اندازه گیری حجم تماس با مایع است ، این حجم قسمت غوطه ور بدن است ، زیرا مایع به قسمتی از بدن که خارج از آن است نیرویی وارد نمی کند.
از استدلال زیر مقدار نیروی شناوری ممکن است کمی بیشتر ارزیابی شود. هر شی با شکل دلخواه و حجم V را که با مایع احاطه شده است در نظر بگیرید. نیرویی که مایع بر روی یک جسم درون سیال وارد می کند برابر با وزن مایع با حجمی برابر با جسم است. این نیرو در جهتی مخالف نیروی گرانشی اعمال می شود ،${\displaystyle B=\rho _{f}V_{\text{disp}}\,g,\,}$اگر شناوری یک شی ((مهار نشده و بدون نیرو) از وزن آن بیشتر شود ، تمایل به بالا رفتن دارد. جسمی که وزن آن بیش از شناوری آن باشد ، غرق می شود. محاسبه نیروی رو به بالا بر روی یک جسم غوطه ور در طول دوره شتاب آن فقط توسط اصل ارشمیدس انجام نمی شود. لازم است پویایی جسمی را که شامل شناوری است در نظر بگیرید. به محض فرو رفتن کامل آن در کف سیال یا بالا آمدن به سطح و نشستن ، اصل ارشمیدس به تنهایی قابل استفاده است. برای یک شی شناور ، فقط حجم غوطه ور سیال را جابجا می کند. برای یک جسم غرق شده ، کل حجم سیال را جابجا می کند ، و یک نیروی واکنش اضافی از کف جامد وجود دارد.
برای اینکه اصل ارشمیدس به تنهایی مورد استفاده قرار گیرد ، باید جسم مورد نظر در تعادل باشد (مجموع نیروهای وارد بر جسم باید صفر باشد) ، بنابراین ؛${\displaystyle mg=\rho _{f}V_{\text{disp}}g,\,}$تراکم هوا در مقایسه با اکثر مواد جامد و مایعات بسیار ناچیز است. به همین دلیل ، وزن یک جسم در هوا تقریباً برابر با وزن واقعی آن در خلا است. شناوری هوا در اکثر اشیا during هنگام اندازه گیری در هوا نادیده گرفته می شود زیرا این خطا معمولاً ناچیز است${\displaystyle m=\rho _{f}V_{\text{disp}}.\,}$پس ${\displaystyle T=\rho _{f}Vg-mg.\,}$نیروی خالص موجود بر روی جسم باید صفر باشد ، درصورتی که وضعیت استاتیک سیال باشد به گونه ای که اصل ارشمیدس قابل اجرا باشد و در نتیجه مجموع نیروی شناوری و وزن جسم باشد${\displaystyle F_{\text{net}}=0=mg-\rho _{f}V_{\text{disp}}g\,}$
سوال اینجا هست آیا در صورت شتاب بالا یا پایین شدن ظرف ، نیروی شناوری تغییر خواهد کرد؟اصل ارشمیدس به ما می گوید که بالابودن جسمی که در یک مایع غوطه ور شده برابر است با وزن سیال جابجا شده ، جایی که وزن نیرویی است که توسط F = ma داده می شود یعنی جرم سیال جابجا شده ، m ، ضرب در شتاب ،در این زمینه هیچ تفاوتی بین شتاب گرانشی و شتاب اینرسی وجود ندارد - این یکی از نمونه های اصل هم ارز اینشتین است - بنابراین:$a = a_{gravity} + a_{inertial}$
و بنابراین بالابودن:$F = m (a_{gravity} + a_{inertial}) = V \rho (a_{gravity} + a_{inertial})$
نیروی شناور در آسانسور شتاب دهنده زیرا گرادیان فشار pg یا p برابر شتاب ناشی از نیرویی است که آن را به سمت پایین می کشد.اکنون در یک قاب شتابدار ، گرادیان فشار واقعاً pg نیست بلکه $p(g+a)$ است.من به همان هواپیما بر میگردم خوب سیستم ما بسته هست لذا اگر قفس کاملاً بسته باشد ، فرقی نمی کند پرنده درون خود معلق باشد یا روی زمین بنشیند. هنگام پرواز ، پرنده هوا را به سمت زمین هل می دهد که دقیقاً برابر وزن پرنده ، قفس را به سمت پایین وارد می کند. این نتیجه مستقیم حفاظت از حرکت و قانون دوم و سوم نیوتن است. از آنجا که هنگام پرواز پرنده هیچ نیروی خارجی دیگری بر روی سیستم قفس-پرنده تأثیر نمی گذارد در مقایسه با وقتی که پرواز نمی کند ، شتاب روی قفس تفاوتی نخواهد داشت. اثر ناشی از پرنده پرواز فقط مربوط به نیروهای داخلی است و از آنجا که عمل = واکنش ، آنها لغو می شوند.با این حال ، اگر قفس بسته نمی شود ، مقداری از باد ناشی از پرنده می تواند از قفس بگریزد و به یک نیروی خارجی تبدیل می شود و سیستم پرنده قفس را سبک می کند.هوای داخل قفس با حرکت پرنده به اطراف منقبض می شود و منقبض می شود (فشار را تغییر می دهد). بنابراین وقتی پرنده مقداری هوا را به سمت پایین قفس هل می دهد ، قفس نیرویی (یک ضربه کوچک) می گیرد که بلافاصله توسط نیروی دیگری ، در بالای قفس ، توسط هوای الاستیکی که مطابق با قانون سوم نیوتن است دوباره از بین می رود. در واقع خود پرنده احساس این عقب انداختن را خواهد کرد (به همین دلیل یک پرنده می تواند پرواز کند) و اگر فلپ به اندازه کافی قوی باشد به قسمت بالای قفس برخورد می کند و همان کار بالا را انجام می دهد. بنابراین آنچه احساس خواهید کرد حرکت بالا و پایین قفس است! این فقط بازآرایی توده های داخل قفس است ، اما هیچ نیروی خالصی در مرکز جرم وارد عمل نمی شود.اکنون ، برای یک سیستم باز نیروهای خارجی وارد عمل می شوند. به بیان ساده تر ، پرنده مقداری هوا به داخل می کشد و این هوای جدید نیروی جدیدی را اعمال می کند که شما آن را به عنوان کشش احساس خواهید کرد (از آنجا که هوا اکنون می تواند از طریق روزنه ها خارج شود ، مورد بالا معتبر نیست!)شتاب پرنده باعث تغییر وزن قفس / پرنده در پرنده در قفس جدا شده می شود که در مقیاس وزنی نشسته است و این به دلیل تسریع مرکز جرم است. قفس بسته را فرض کنید. سیستم قفس و پرنده است. نیروهای خارجی عبارتند از گرانش (پرنده توده ای + قفس توده ای) x گرم به پایین و نیروی محدود كننده نگه داشتن قفس در برابر گرانش نیروی محدودیت "وزن" سیستم قفس / پرنده است. کلید (فیزیک پایه) "مجموع نیروهای خارجی = جرم مرکز جرم x شتاب مرکز جرم" است. نیروهای داخلی اهمیتی ندارند. تا زمانی که پرنده شتاب نمی گیرد (به عنوان مثال پرنده ساکن یا معلق) ، پس (پرنده توده ای + قفس توده ای) x g down = نیروی محدود کننده قفس را بالا نگه داشته و وزن (نیروی محدودیت) تغییر نمی کند. اگر پرنده در حال شتاب گرفتن به سمت بالا یا پایین است ، مرکز جرم به سمت بالا یا پایین شتاب می گیرد و باید یک نیروی خارجی خالص وجود داشته باشد. این نیروی خارجی خالص به دلیل تغییر نیروی محدودیت است (اگر شتاب پرنده افزایش یابد تا وزن سیستم افزایش یابد). به هالیدی و رزنیک / فیزیک مراجعه کنید.رهام حسامی
باهاتون موافقم وزن -میانگین- پرنده در حالت پروازه درجا یا با سرعت ثابت(و نه شتابدار)، توسط هوا به کله مجموعه (جعبه یا هواپیما) که یک سیستم بسته هست منتقل میشه و تو این حالت باید وزن هواپیما برابر با حالتی باشه که پرنده نشسته.

اما با اینکه -وزن در سیستم بسته ثابت هست- موافق نیستم.
مثلا جعبه ای رو در نظر بگیرید که توپی درونش به بالا و پایین حرکت میکنه یعنی به کف برخورد میکنه و بعد مدتی رو کاملا در هوا حرکت میکنه. بنظرتون وزن این سیستم رو میشه ثابت و پایدار درنظر گرفت؟ درواقع وزن این سیستم بسته بشدت متغییره و وزن ثابت و پایداری نیست چون حرکت توپ شتابداره. درمورد پرنده هم همینطوره و جابجایی و حرکت مرکز جرم پرنده درحین پرواز، بصورت شتابدار هست.

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط آرمان شریعتی »

M_J1364@yahoo.com نوشته شده:
پنج‌شنبه ۱۴۰۰/۱/۱۲ - ۰۱:۲۵
آرمان شریعتی نوشته شده:
چهارشنبه ۱۴۰۰/۱/۱۱ - ۲۱:۱۴
خوب تا اینجا میشه گفت -وزن میانگین- هواپیما ثابت هست اما بصورت نوسانی تغییر میکنه،
اما وقتی پرنده بسمت بالا یا پایین پرواز میکنه چطور؟ اینجا بنظر من اگه پرواز پرنده بسمت بالا یا پایین، شتابدار باشه وزن تغییر میکنه نظر شما چیه؟ اگه با سرعت ثابت بسمت پایین یا بالا پرواز کنه چی؟وزن (بطور میانگین) ثابت میمونه یا تغییر میکنه؟
بله موافقم، وزن، نوسان می کنه و قاعدتاً باید بین "وزن هواپیما" و "وزن هواپیما+$mg$" نوسان کنه که میانگینش تو هر دوره میشه "وزن هواپیما+$\frac{mg}{2}$". حالا اگه شتابدار به سمت بالا حرکت کنه قاعدتاً باید اثرش روی وزن هواپیما بیشتر از $mg$ باشه و اگه بتونه شتابدار به سمت پایین حرکت کنه قاعدتاً باید اثرش روی وزن هواپیما کمتر از $mg$ باشه و اگه با سرعت ثابت پرواز کنه اثرش همون $mg$ ست.
پس بنظر شما میانگینه وزن نوسانیِ پرنده در هر دوره در حالت پرواز، میتونه کمتر از وزن پرنده درحالت نشسته باشه؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 629

سپاس: 392

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط rohamjpl »

اگر قفس کاملاً بسته باشد ، فرقی نمی کند پرنده درون خود معلق باشد یا روی زمین بنشیند. هنگام پرواز ، پرنده هوا را به سمت زمین هل می دهد که دقیقاً برابر وزن پرنده ، قفس را به سمت پایین وارد می کند. این نتیجه مستقیم حفاظت از حرکت و قانون دوم و سوم نیوتن است. از آنجا که هنگام پرواز پرنده هیچ نیروی خارجی دیگری بر روی سیستم قفس-پرنده تأثیر نمی گذارد در مقایسه با وقتی که پرواز نمی کند ، شتاب روی قفس تفاوتی نخواهد داشت. اثر ناشی از پرنده پرواز فقط مربوط به نیروهای داخلی است و از آنجا که عمل = واکنش ، آنها لغو می شوند.
با این حال ، اگر قفس بسته نمی شود ، مقداری از باد ناشی از پرنده می تواند از قفس بگریزد و به یک نیروی خارجی تبدیل می شود و سیستم پرنده قفس را سبک می کند.هوای داخل قفس با حرکت پرنده به اطراف منقبض می شود و منقبض می شود (فشار را تغییر می دهد). بنابراین وقتی پرنده مقداری هوا را به سمت پایین قفس هل می دهد ، قفس نیرویی (یک ضربه کوچک) می گیرد که بلافاصله توسط نیروی دیگری ، در بالای قفس ، توسط هوای الاستیکی که مطابق با قانون سوم نیوتن است دوباره از بین می رود. در واقع خود پرنده احساس این عقب انداختن را خواهد کرد (به همین دلیل یک پرنده می تواند پرواز کند) و اگر فلپ به اندازه کافی قوی باشد به قسمت بالای قفس برخورد می کند و همان کار بالا را انجام می دهد. بنابراین آنچه احساس خواهید کرد حرکت بالا و پایین قفس است! این فقط بازآرایی توده های داخل قفس است ، اما هیچ نیروی خالصی در مرکز جرم وارد عمل نمی شود.
اکنون ، برای یک سیستم باز نیروهای خارجی وارد عمل می شوند. به بیان ساده تر ، پرنده مقداری هوا به داخل می کشد و این هوای جدید نیروی جدیدی را اعمال می کند که شما آن را به عنوان کشش احساس خواهید کرد (از آنجا که هوا اکنون می تواند از طریق روزنه ها خارج شود ، مورد بالا معتبر نیست!)
نیروی شناوری در اینجا کاری بیش از این ندارد که این باعث می شود وزن ما (یا پرنده) در اثر جاذبه خالص با فشار دادن ما به سمت بالا کمی از وزن ما بکاهد ، زیرا ما محیط (هوای) موجود را جابجا می کنیم
${\displaystyle \mathbf{f} = \nabla p. \,}$با فرض محافظه کاری بودن میدان نیروی خارجی ، یعنی می توان آن را به عنوان شیب منفی برخی از توابع مقیاس پذیر نوشت${\displaystyle \mathbf{f} = - \nabla \Phi. \,}$یعنی $\nabla (p + \Phi) = 0 \Longrightarrow p + \Phi = \text{constant}$بنابراین ، شکل سطح باز یک سیال برابر است با صفحه برابری میدان اعمال شده توسط نیروی محافظه کار خارجی. اجازه دهید محور z پایین باشد. در این حالت این میدان جاذبه است ، بنابراین$Φ = −ρfgz$ که g شتاب جاذبه است ، ρf تراکم جرمی سیال است. با صفر کردن فشار در سطح ، جایی که z صفر است ، ثابت صفر خواهد بود ، بنابراین فشار داخل سیال تحت گرانش است ،${\displaystyle p = \rho_{f} gz. \,}$.از آنجا که فشار فضای داخلی مایع مشخص است ، اکنون می توان به راحتی نیروی شناوری بر روی جسم را محاسبه کرد. نیروی وارد بر بدن را می توان با ادغام تنسور تنش در سطح جسم که در تماس با مایع است محاسبه کرد:${\displaystyle \mathbf{B} = \int \operatorname{div} \sigma \, dV = - \int \mathbf{f} \, dV = - \rho_{f} \mathbf{g} \int \, dV = - \rho_{f} \mathbf{g} V}$
مردی پشت کامیون خود یک تریلی محصور از پرندگان را درون خود حمل می کند. همه پرندگان روی زمین ایستاده اند ، هیچکدام پرواز نمی کنند. وزن تریلر به اضافه همه پرندگان ایستاده بیش از مقدار مجاز که کامیون می تواند حمل کند (طبق قانون تعیین شده است). ، بنابراین مرد تصمیم می گیرد که پرندگان پرواز کنند .حال تاثیر چقدر هست.ابتدا در نظر بگیرید که چگونه وزن هوا بر کامیون تأثیر می گذارد. یک دیفرانسیل فشار در داخل کامیون مهر و موم شده وجود دارد ، فشار کمتری در بالا ، فشار بیشتری در پایین است ، در نتیجه فشار پایین خالصی که توسط هوای داخل کامیون اعمال می شود برابر با وزن هوای داخل کامیون است کامیون اگر پرندگان در داخل کامیون پرواز می کنند ، و فرض نمی کنند که هیچ جز vertical عمودی خالصی از شتاب داشته باشد ، دیفرانسیل فشار درون کامیون افزایش می یابد به طوری که نیروی خالص فشار وارد شده توسط هوا در داخل کامیون برابر با وزن هوا و پرندگان است. مورد یک بالن پر از هلیوم را که با مخزن فشار بالا تخلیه شده و در ابتدا در قسمت پایین کامیون قرار گرفته است را در نظر بگیرید. وقتی هلیوم از مخزن به بالون منتقل می شود ، منبسط می شود و بالون سرانجام معلق می شود و همچنین افزایش حجم بالون باعث افزایش فشار کلی و دیفرانسیل فشار درون کامیون می شود و بار دیگر ، نیروی رو به پایین توسط هوا روی کامیون برابر است با وزن هوا و بالون. اگر بادکنک بیشتر منبسط شود ، به سمت بالا برود و به سمت بالا بر روی سقف فشار یابد ، این همچنان درست است. دیفرانسیل فشار افزایش می یابد و نیروی خالص فشار داخل کامیون همچنان برابر با وزن هوا و بالون خواهد بود. یک روش جایگزین برای بررسی این مسئله یک سیستم بسته (مهر و موم شده) است. جاذبه بر روی تمام اجسام داخل کامیون ، هوا ، پرندگان ، بالون یکسان می کشد ، بدون توجه به اینکه اشیا در حالت استراحت هستند یا معلق هستند ، بنابراین تا زمانی که هیچ مولفه عمودی شتاب وجود ندارد ، وزن کل کامیون ثابت است.اما شرط داره پرندگان ثابت حرکت می کنند ، یعنی فقط بال می زنند و شناور می شوند ، بدون اینکه داخل جعبه حرکت کنند 2. جعبه هوا بسته است 3 چگالی هوای داخل جعبه بدون تغییر باقی می ماند.مرکز جرم هوای داخل جعبه تغییر نمی کند ، از این رو کل نیروی وارد شده به هوا صفر است. کل نیرویی که به هوا وارد می شود نیرویی است که از جعبه به اضافه نیروی پرندگان گرفته می شود$\vec{F_B}+\sum\vec{B_i}=0 \Rightarrow \vec{F_B}=-\sum\vec{B_i}

/$ جایی که$F_B
/$ نیروی خالص جعبه به هوای داخل جعبه است. بنابراین طبق قانون سوم نیوتن هوا به جعبه وارد می شود$-\vec{F_B}=\sum\vec{B_i}

/$در یک ازمایش با پهپاد درون جعبه مهار شده عدد ترازو در نوسان بودتصویربا حرکت پهپاد در داخل جعبه ، میزان خواندن مقیاس تا حدودی در نوسان است چون اگر پهپاد در جعبه به سمت بالا یا پایین حرکت می کند ... این یک داستان متفاوت است. هر حرکتی از این دست نشانگر شتاب است که باعث تغییر وزن در مقیاس می شود (وزن را اندازه گیری می کند نه جرم).
تصویر

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط آرمان شریعتی »

درواقع مشکل جواب شما هم همینجاست که وزن رو درهرلحظه آنالیز نکردید.

اگه تو کامیون یا درون جعبه ای ایزوله که بیرونش و زیر جعبه، ترازو هست بپری بالا وزن(وزنی که ترازو نشون میده(mg) و نه وزن میانگین در این دوره) هم افزایش پیدا میکنه. اگه پرنده های کامیون یا پهپاد در هوا ساکن باشن یا حرکت با سرعت ثابت داشته باشن وزن کل مجموعه تقریبا ثابته(با کمی نوسان بدلیل بال زدن) اما هر حرکت شتابدار در داخل جعبه(موضوع مورد بحث درحال حاضر)، روی وزن مجموعه(ونه جرم مجموعه) تاثیر میگذاره و اونو تغییر میده (درواقع تنها جرم دراین مجموعه ثابته اما وزن بدلیل شتابدار بودن جسم، متغییره)

مثل مثال توپی درون جعبهٔ دربسته و ایزوله که ذکر شد. با حرکت شتابدار توپ درواقع مرکز جرمِ مجموعه هم بصورت شتابدار جابجا میشه.

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 629

سپاس: 392

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط rohamjpl »

قرائت نشان داده شده در ترازوی فنر ، وزن پرنده + وزن قفس است. وقتی پرنده شروع به پرواز می کند نیروی عادی که توسط پرنده وارد می شود پرواز می کند و صفر می شود. هنگامی که پرنده پرواز می کند ، وزن او توسط هوا حمل می شود ، اما از سیم ساخته شده است بنابراین هیچ نیروی اضافی از وزن پرنده بر روی قفس وارد نمی شود ، بنابراین هنگام پرواز پرنده ، خواندن روی قفس کمتر است.
وزن یک پرنده درون یک قفس شیشه ای محصور در مجموع 10 پوند است. اگر پرنده درون قفس مهر و موم شده پرواز کند ، آیا وزن کل تغییر می کند؟پرنده بال های خود را می زند تا مقدار کافی رانش به سمت بالا ایجاد کند تا وزن خود را خنثی کند. به منظور تولید یک رانش تا فقط خود را بلند کند ، اندازه رانش برابر با وزن آن است. این انبوه هوا که برای تولید رانش استفاده می شود ، به صفحه دستگاه توزین برخورد می کند (با توجه به این که تمام هوایی که بالها هجوم می آورند به صفحه دستگاه توزین برخورد می کنند) و بنابراین فشار رو به پایین وارد می کند. از آنجا که در این حالت ، اندازه رانش برابر با وزن پرنده است ، بنابراین تا این مرحله خواندن دستگاه توزین تغییر نمی کند.
اگر برای بلند شدن بیشتر خود ، پرنده بال خود را سریعتر حرکت می دهد تا رانش لازم ایجاد شود. در اینجا به بعد با افزایش ارتفاع پرنده ، رانش افزایش می یابد و بنابراین خوانش دستگاه توزین به دلیل افزایش واکنش طبیعی افزایش می یابد. از آنجایی که زدن بال در سناریوی عملی یکنواخت نیست ، خواندن دستگاه توزین در نوسان است. اما قرائت قطعاً بیشتر از زمانی خواهد بود که پرنده درون قفس در حالت استراحت باشد.
در یک قفس بسته ، اجازه می دهد کاملاً از شیشه تشکیل شده باشد ، بنابراین هیچ هوایی نمی تواند از آن عبور کند. باد ایجاد شده توسط ضربه زدن ، بر روی دیواره های قفس نیرو وارد می کند ، زیرا اجازه خارج شدن ندارد ، وزن قفس حتی پس از پرواز پرنده ثابت خواهد ماند
گر جعبه بسته باشد (هوایی وارد و خارج نشود) وزن جعبه به طور متوسط ​​بدون توجه به پرواز پرنده برابر خواهد بود. در طی یک دوره طولانی مدت ، متوسط ​​شتاب (به طور متوسط ​​با گذشت زمان) کل جرم جعبه (پرنده ، هوا و جعبه) صفر است ، به این معنی که نیروها به صفر می رسند (به طور متوسط ​​با گذشت زمان). نیروها نیروی پشتیبانی از دست شما و نیروی جاذبه بر روی تمام جرم های موجود در جعبه هستند. بنابراین ، نیرویی که به جعبه وارد می کنید از نظر اندازه برابر است (به طور متوسط ​​با گذشت زمان) با نیروی جاذبه همه چیز در جعبه (از جمله پرنده).
یکی از راه های درک این مسئله این است که به یاد داشته باشید پرندگان (و هواپیماها و هلی کوپترها) با فشار دادن هوا به پایین پرواز می کنند. اگر هوا نتواند از کف جعبه پایین بیاید ، پس کف جعبه باید آن هوا را متوقف کند. به طور متوسط ​​، این نیرو که توسط جعبه به هوا وارد می شود ، همان قدرتی است که از پرنده به هوا وارد می شود (که این میزان وزن پرنده است).
تصویر

نمایه کاربر
M_J1364@yahoo.com

نام: م. ج. معروف به سیاه گوش

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۱۱:۴۹


پست: 1336

سپاس: 461

جنسیت:

تماس:

Re: آیا پرواز یک پرنده درون هواپیما، باعث تغییر وزن هواپیما خواهد شد؟

پست توسط M_J1364@yahoo.com »

آرمان شریعتی نوشته شده:
پنج‌شنبه ۱۴۰۰/۱/۱۲ - ۱۶:۳۵
پس بنظر شما میانگینه وزن نوسانیِ پرنده در هر دوره در حالت پرواز، میتونه کمتر از وزن پرنده درحالت نشسته باشه؟
فکر کنم همینطور باشه ولی نه همیشه. مثلاً اگه پرنده از ارتفاع زیادی سقوط آزاد کنه و به کف هواپیما برخورد کنه، وزن کل از وزن پرنده بعلاوه ی وزن هواپیما بیشتر هم میشه چون ضربه ی ناشی از برخورد می تونه تا چندین برابر وزنِ اولیه ی پرنده رو به کف هواپیما وارد کنه البته این به روش میانگین گیری شما هم بستگی داره. به نظر من، یه روش میانگین گیری منصفانه، روِش میانگین گیری وزنیه که این "وزن" (منظورم نیرو نیست بلکه همون اصطلاح رایج توی میانگین گیری وزنیه) بهتره مدت زمان اثر گذاری هر نیرو (وزن) باشه.

ارسال پست