Tại sao máy bay cất cánh ngược gió?

39

“Lượng tử”

VÌ

TRẺ HƠN

Tại sao máy bay cất cánh ngược gió?

S. DVORYANINOV

“Tôi thấy bạn đang suy nghĩ kỹ về điều gì đó?” – Papa Carlo hỏi Pinocchio của mình, nhận thấy cậu bé đã lật giở các trang sách giáo khoa vật lý rất lâu. – Vâng, hôm nay trong lớp cô giáo nói máy bay cất cánh ngược gió sẽ dễ dàng hơn. Và chúng ta cần giải thích tại sao lại như vậy. Tôi đã xem qua toàn bộ sách giáo khoa nhưng không tìm thấy đáp số. “Chà, hãy suy nghĩ một cách hợp lý,” Papa Carlo rũ bỏ những mảnh vụn trên tạp dề, bước ra khỏi bàn làm việc và ngồi xuống bàn. – “Lý luận một cách logic” nghĩa là gì? Logic là khi B theo sau A. Nhưng trong bài toán vật lý này không có A và B,” Buratino thất vọng nói.

DOI: https://doi.org/10.4213/kvant20210103

TRẺ EM HỌC SINH

“Con sai rồi,” Papa Carlo phản đối. – Và bây giờ cậu sẽ tự mình chứng kiến. Để trả lời câu hỏi của giáo viên, chúng ta sẽ xây dựng một chuỗi logic. Tôi sẽ hỏi bạn những câu hỏi, và bạn sẽ trả lời chúng. Vì vậy, hãy bắt đầu. – Điều gì xảy ra với máy bay trước khi nó rời khỏi mặt đất và bay lên không trung? “Máy bay đang tăng tốc, di chuyển dọc theo đường băng, điều đó rõ ràng”, Buratino trả lời. – Và so với cái gì thì máy bay đang chuyển động? – Tất nhiên là về đất đai và về những gì trên đó. Ví dụ như đây là tòa nhà sân bay, mọi người đang ngắm máy bay, cây cối… - Chà, điều quan trọng nhất là gì? So với cái gì thì máy bay đang chuyển động? Máy bay tăng tốc so với không khí! Đầu tiên chúng ta hãy giả sử rằng thời tiết không có gió, hoàn toàn yên tĩnh đến mức không một chiếc lá nào trên cây lay động. Vì vậy, so với không khí tĩnh lặng này, máy bay di chuyển ngày càng nhanh hơn dọc theo đường băng. Đồng ý? – Papa Carlo nói rõ. – Vâng, tôi đồng ý, nó trông giống như chuyển động tăng tốc của một chiếc thuyền máy trên hồ. TRONG

40

KVAN T 2021/№1

Buratino trả lời: “Không có dòng chảy trong hồ, nước đứng yên. – Giống như một con tàu nổi trên đại dương, một chiếc máy bay cũng trôi nổi trong đại dương không khí. – Đừng nhầm lẫn về mặt thuật ngữ, Pinocchio thân yêu của tôi. Những con tàu không nổi mà đi bộ, như những thủy thủ thực thụ đã nói. Theo định luật Archimedes, bóng bay, máy điều hòa không khí, khí cầu và thậm chí cả bóng bay trẻ em chứa đầy khí heli trôi nổi trong đại dương không khí. Và máy bay bay. Nhưng trước tiên họ phải cất cánh. Và một lực gọi là lực nâng nâng chúng lên khỏi mặt đất và nâng chúng lên. Nó xảy ra khi luồng không khí chạm vào máy bay,” Papa Carlo tiếp tục. – Nhưng khi tôi đi xe đạp, tôi cảm nhận rất rõ luồng không khí đang lao tới này. Nhưng đồng thời tôi không đứng dậy. Và ngay cả một chiếc ô tô đã tăng tốc rất nhiều vẫn tiếp tục lăn trên mặt đất và không bay đi đâu cả,” Buratino phản đối. – Điều anh nói là đúng. Nhưng chiếc máy bay và đặc biệt là đôi cánh của nó có hình dạng đặc biệt đến mức xuất hiện một lực nâng hướng lên trên. Tốc độ của dòng chảy tới càng lớn thì lực nâng càng lớn. Cuối cùng, nó thắng được trọng lực tác dụng lên máy bay và sau đó máy bay nhấc lên khỏi mặt đất. – Nhưng nếu lực nâng lớn hơn lực hấp dẫn thì mặt phẳng sẽ bay lên ngày càng cao không giới hạn. Nhưng điều đó không xảy ra,” Buratino cố gắng tranh luận lại. - Tất nhiên là không. Khi cần thiết, người lái máy bay, bằng cách thay đổi góc tấn công của cánh, đảm bảo rằng hai lực - lực nâng và trọng lực - trở nên bằng nhau, và sau đó máy bay bay ở độ cao không đổi,” Papa Carlo kết luận. – Bây giờ hãy so sánh tất cả các sự kiện mà chúng ta vừa nói và giải thích tại sao máy bay cất cánh ngược gió lại dễ dàng hơn. - Vâng, tôi có thể giải thích! - Buratino kêu lên, - đây rồi, một chuỗi logic. Để nâng một chiếc máy bay, chỉ cần đủ

nhưng tốc độ cao v của luồng không khí đang tới. Tốc độ là một khái niệm tương đối. Chúng ta có thể nói rằng dòng khí tác động lên mặt phẳng, hoặc chúng ta có thể nói rằng mặt phẳng đang chuyển động so với khối không khí. Khi gió thổi về phía máy bay trên đường băng, tốc độ của máy bay so với không khí bằng tốc độ của chính nó cộng với tốc độ gió. Trong trường hợp này, giá trị tốc độ yêu cầu v đạt được ở tốc độ tự nhiên thấp hơn của máy bay. Như thế này. “Đúng vậy, làm tốt lắm,” Papa Carlo kết luận. “Đó là lý do tại sao người ta nói rằng máy bay cất cánh ngược gió sẽ dễ dàng hơn.” Điều này đặc biệt quan trọng trong thời kỳ đầu của ngành hàng không, khi động cơ chưa mạnh mẽ lắm. Máy bay hiện đại có thể cất cánh khi có gió thuận, nhưng trong mọi trường hợp, phi công đều tính đến cả tốc độ và hướng gió. Vì vậy, khi lớn lên bạn sẽ trở thành phi công và hãy nhớ cuộc trò chuyện ngày hôm nay nhé! Và tôi cần phải tiếp tục làm việc. Và Papa Carlo đi đến bàn làm việc của mình.