Fizyka przejawia się w naszym codziennym życiu na każdym kroku. Niestety, przez ubogie polskie szkolnictwo, nauka ta kojarzy nam się tylko z magnesami i zsuwającymi klockami. Wiele osób nie jest świadome tego, że maszyny, takie jak np. samoloty poruszają się w głównej mierze dzięki tej dziedzinie. Zauważyłam ten fakt podczas rozmów ze znajomymi, także chciałabym rozwiać Wasze wątpliwości i przedstawić wpływ fizyki na środki transportu.

Ludzi najbardziej zastanawia to, jakim cudem tak potężne maszyny jak statki powietrzne czy morskie bezproblemowo poruszają się w swoim środowisku. Np. prom Independence of the Seas, który waży 154407 ton, swobodnie dryfuje po oceanie, ale kiedy do wody wrzucimy kamień, to pójdzie na dno. Zajmijmy się jednak na początek środkami latającymi. Siła grawitacji oddziałuje oczywiście na wszystko wokół nas. Statki powietrzne nie są wyjątkami, gdyż lecąc, znajdują się w polu grawitacyjnym. Co w takim razie sprawia, że maszyny te utrzymują się w powietrzu? Za to odpowiedzialna jest siła nośna. Aby powstała, należy spełnić kilka ważnych warunków. Jeden z nich to nachylenie skrzydeł ku masom powietrza. Powietrze, które naciera na tę część samolotu, zmienia pęd na kierunek prostopadły do ruchu. Dzięki temu, siła nośna odpycha powietrze w dół. Kolejny warunek związany jest z III zasadą dynamiki Newtona. W dużym skrócie, zasada ta polega na tym, że 2 ciała działają na siebie z tą samą wartością ale z przeciwnymi zwrotami. Skrzydła przetwarzają duże ilości powietrza w dół i dzięki temu, maszyna unosi się do góry.

Trzecie kryterium to opływanie przez atmosferę skrzydeł statku powietrznego. Nie jest on jednak aż tak ważny we współczesnym lotnictwie jak wymienione wcześniej czynniki. Płat samolotu otaczany jest przez powietrze z góry i dołu. Warto zauważyć, że droga nad skrzydłem jest dłuższa, niż ta na dole, dzięki czemu powietrze porusza się szybciej. W fizyce, mieszanina gazów, która ma większą prędkość, ma również mniejsze ciśnienie. Co się z tym wiąże? Substancja, która jest wolniejsza (w tym przypadku ta pod skrzydłem) naciska mocniej na płaty samolotu.
Jak więc widać, skrzydła są jednym z najważniejszych elementów w działaniu statku powietrznego i to właśnie one wchodzą w interakcje z prawami fizyki.

Skoro omówiliśmy sobie działanie siły nośnej w przypadku tej maszyny, to zajmijmy się teraz transportem kosmicznym.
Rakieta napędzana jest mieszaniną paliwa i utleniacza, (np. ciekły tlen i nafta) która wtryskiwana jest do komory silnika. Następnie, w komorze dochodzi do gwałtownego spalania substancji i dzięki temu wytwarzane są gazy, które wypływają z dyszy z bardzo dużą szybkością. Można zaobserwować zasadę zachowania pędu, ponieważ gdyby pomnożyć średnią prędkość cząsteczek (w fizyce oznaczaną jako v) z masą paliwa połączonego z utleniaczem, (oznaczenie- m) to zauważymy, że jest równa wartości pędu skierowanego do tyłu. Maszyna dzięki temu może uzyskać pęd skierowany do przodu, oczywiście z tą samą wartością. Tak więc rakieta działa również na zasadzie zjawiska odrzutu. Jej masa zmniejsza się podczas unoszenia w górę, ponieważ pozbywa się ona gazów wylotowych. Lotowi nie sprzyja niestety siła tarcia. Hamuje ono rakietę i rozgrzewa ją do wysokich temperatur.

Przeniesiemy się teraz na ziemię, gdzie przedstawię wam fizykę w transporcie drogowym. Przede wszystkim warto wspomnieć o tarciu. Zjawisko to można zaobserwować chociażby podczas hamowania. Tarcie zależne jest od rodzaju trących powierzchni, jednak nie wpływa na niego ich wielkość. Wspomniałam o tym, ponieważ czasami, mylnie uważa się, że montując w aucie większe hamulce tarczowe, zmniejsza się dzięki temu drogę hamowania. Pomimo, że tarcie jest elementem niezbędnym do działania samochodu, to tak jak w przypadku rakiety- nie zawsze nam sprzyja, bo to właśnie jest przyczyną zdzierania się łożyska czy opon.
Omawiając ostatni środek transportu w tym wpisie odpowiemy sobie na pytanie: dlaczego statek nie tonie? Jak już wspomniałam na samym początku- wielkie maszyny zawsze budziły zainteresowanie, jak to się dzieje, że unoszą się na wodzie. Jest to kwestia wyporności. (największe statki mają wyporność ponad 100 000 ton) Określa się przez ten termin wodę, która jest wypychana przez zanurzoną jednostkę pływającą. Może jednak być ona zatopiona do znaku wolnej burty, który widzicie poniżej:

Warto poznać prawo Archimedesa, które reguluje siłę wyporu. Mówi, że wartość tej siły jest równa ciężarowi wypartej wody. Ciało będzie pływało, dopóki siła wyporu będzie większa niż ciężar ciała. Normalne statki nie są zanurzone w całości, dzięki czemu jeśli zostanie przeładowany, to nie pójdzie od razu na dno. To ze względu na utrzymany "zapas". Jednak każda osoba pracująca na pokładzie takiej maszyny wie, że nie warto lekceważyć przeładowania, bo nieraz doszło już do katastrofy na tle zbyt dużego ciężaru.
A czy Wy znacie jakieś prawa fizyki, które wpływają na działanie maszyn?

Kontakt: maszynyokiemdziewczyny@wp.pl

Źródła:
Repetytorium maturzysty- fizyka/ greg

Rok temu w szkole na przedmiocie zawodowym oglądaliśmy film o najniebezpieczniejszych lotniskach świata. Ostatnio właśnie przypomniał mi się, tak więc stwierdziłam, że naskrobię coś na ten temat. Dla zainteresowanych, poniżej umieszczam materiał. (Warto obejrzeć w wolnej chwili, jest serio ciekawy)

Wydawałoby się, że lotniska to miejsca dopracowane, stworzone z ogromną precyzją. A co jeśli wypływają na to konkretne czynniki, jak np. rzeźba terenu i nie można zachować odpowiedniego bezpieczeństwa? Miłego czytania!

Stacja McMurdo

Stacja ta znajduje się na Antarktydzie i jest uważana przez wielu pilotów za najniebezpieczniejsze lotnisko świata. Logiczny jest fakt, iż jest tam bardzo ślisko, a lód się załamuje. Gdy pokrywa lodowa pęknie, statek powietrzny nie ma możliwości wylądowania.

Tegucigalpa

Jest to lotnisko w Hondurasie. Normalna długość pasa startowego wynosi 3-4 km, natomiast ten jest krótszy- ma 2 km. Kolejne utrudnienie to górzysty teren. Samo lądowanie wymaga ogromnego skupienia a samoloty muszą gwałtownie obniżać dziób. Żeby było tego mało- pas kończy się ogromną przepaścią.

Lukla

Lukla jest niewielkim portem lotniczym w Nepalu. Składa się na niego m.in 1 pas (!!!) o długości 460 m i szerokości 20 m. Kończy się 600 metrową przepaścią. Podobno przy lądowaniu, czuć bliskość gór i odnosi się wrażenie o nieuchronnym rozbiciu. Zawrócenie jest niemożliwe. Klimat również jest czynnikiem szkodliwym- porywiste wiatry i gęsta powłoka chmur.

Funchal 

Lotnisko Funchal sytuowane jest na Maderze. Jego pas startowy ma długość 2,7 km. Został on przedłużony, z powodu wielu wypadków. Wcześniej miał on tylko 1,5 km. Pas jest stworzony w skale, a kończy się oceanem. W przypadku tego lotniska, częstą przeszkodą dla pilotów są ptaki. Dodatkowo, zachodzą tu uskoki wiatru w różnych kierunkach. 

Gibraltar 
Lotnisko to znajduje się na terytorium o tej samej nazwie i jest otoczone morzem. Pas startowy przecinany jest przez autostradę składającą się z 4 pasów. Turyści bardzo to podziwiają, natomiast mieszkańcy nienawidzą. Ponadto, innymi czynnikami szkodliwymi są częste turbulencje i boczny wiatr. W pobliżu lotniska znajdują się także wysokie budynki, utrudniające lot.

Pod każdym opisem lotniska wstawiłam króciutki filmik pokazujący lądowanie statku powietrznego. Jedne wyglądają bardziej groźnie, inne mniej. Jeszcze raz zachęcam Was do obejrzenia produkcji przedstawiającej 10 najniebezpieczniejszych lotnisk świata. Mam nadzieję, że dacie się namówić, tymczasem ja się z Wami żegnam.
Do usłyszenia. :)

Z czego korzystałam tworząc notkę:
Niebezpieczne lotniska świata- history channel.