نجات تخم مرغ – جلسه دوم

چالش جاذبه و غلبه بر گرانش
· طراحی ملخ

وسایل مورد نیاز:
· دسترسی به اینترنت
· بطری نوشابه
·  قیچی
·  کاتر
· لوله پلاستیکی
·  چسب دوقلو

مقدمه:
در این جلسه بعد از آشنایی با ایرفول ها، نوعی ملخ ساخته و سعی می کنیم بوسیله آن بر شتاب گرانشی غلبه کنیم.

ایرفویل
به مقطع هر جسمی که در جریان هوا قرار می گیرد، ایرفویل گویند. ایرفویل هایی که در شکل مشاهده می کنید، مقاطعی هستند که در بال هواپیما و یا در پره های ملخ موتور استفاده می گردند.

نجات تخم مرغ - جلسه دوم" data-src="https://img.tebyan.net/big/1396/10/93251822521076342577814118612360255110224.jpg" />

قسمت جلویی ایرفویل لبه حمله  نامیده می­ شود و اولین محل تماس با هوا می ­باشد و از نظر طراحی ظرافت و حساسیت بالایی دارد. قسمت انتهایی، لبه­ فرار  نامیده می­ شود و مانند یک لبه­ تیز است و در انتهای این محل هوای قسمت بالایی و قسمت پایینی به یکدیگر می ­رسند. روی آن «سطح زبرین» یا «انحنای رویی» نامیده می­ شود و زیر آن «سطح زیرین» یا «انحنای زیرین» نامیده می­شود.

خط وتر
خط مستقیمی که لبه حمله را به لبه فرار وصل می­ کند. طول خط وتر را با حرف c نشان می دهند.
خط انحنای میانه  خطی است که هر نقطه از آن به یک اندازه از مرزهای سطوح زیرین و رویی فاصله دارد و این فاصله ­ها عمود بر خط مرکزی اندازه­ گیری می­ شود. به بیان ساده ­تر خط میانی خطی است که شکل ایرفویل را به دو قسمت مساوی در جهت طول ایرفویل تقسیم می ­کند.

نجات تخم مرغ - جلسه دوم" data-src="https://img.tebyan.net/big/1396/10/16022321950186741152031968017613419514955164.jpg" />

مقطع بال هواپیماها استاندارد گذاری های مختلفی دارد. یکی از معروف ترین استانداردها  مربوط به ایرفویل هایی موسوم به ناکا می باشد.
در یک ایرفویل NACA 2412 دارای بیشترین انحنا در ۰٫۰۲ طول وتر که در فاصله ۰٫۴ طول وتر از لبه حمله قرار گرفته است و بیشترین ضخامت ۰٫۱۲ طول وتر می باشد:

نجات تخم مرغ - جلسه دوم" data-src="https://img.tebyan.net/big/1396/10/10025538170105742235601301559013016822688.jpg" />

خانواده‌های مختلفی از ایرفویل‌ها توسط سازمانهای طراحی و مراکز تحقیقاتی مختلف ارائه شده است که این ایروفویل‌ها حاصل فعالیت‌‌های تجربی و یا محاسبات عددی می‌ باشند.

نجات تخم مرغ - جلسه دوم" data-src="https://img.tebyan.net/big/1396/10/179253134102166726235101443522212519208110.jpg" />

هر جسم با زاویه حمله در یک سیال در حال حرکت، مانند یک صفحه تخت، یک ساختمان یا عرشه یک پل، یک نیروی آیرودینامیکی (به نام بالابرنده) عمود بر جریان ایجاد می کند. ایروفویل ها اشکال بالابرنده ی کارآمدتری دارند که قادر به تولید نیروهای بالابر (تا یک نقطه) و تولید بالابر با اصطکاک کمتر هستند.
منحنی اصطکاک و بالابرنده به دست آمده در آزمایش تونل باد در شکل نشان داده شده است. منحنی نشان دهنده ایروفویل با زاویه مثبت است، بنابراین نیروی بالابرنده ای  در زاویه صفر حمله تولید می شوند.

نجات تخم مرغ - جلسه دوم" data-src="https://img.tebyan.net/big/1396/10/3923614821324058781871062153167183253132.jpg" />

جسمی که این شکل را داشته باشد با حرکت در شاره‌ای مانند هوا یا آب (برپایه اصل برنولی) نیروی بلند شدن از زمین ایجاد می‌کند. عامل اصلی پرواز هواپیما همین شکل ماهیواره مقطع بال آن است که با حرکت در هوا و ایجاد نیروی برآری که بیشتر از نیروی وزن هواپیما (و در جهت مخالف نیروی وزن) است باعث پرواز هواپیما می‌شود.
در مهندسی هوافضا ایرفویل جایگاه ویژه‌ای دارد. به طوری که پایه اساس پرواز و بهینه‌ سازی آن از مطالعه روی ایرفویل‌ها آغاز شد. برادران رایت هم قبل از اولین پرواز مطالعات و آزمایشاتی روی ایرفویل‌های مختلف داشتند و توسط تونل بادی که خودشان ساخته بودند دست به آزمایش می‌زدند.

روش کار
۱-برای ساخت این ملخ ابتدا بطری نوشابه خانواده را بریده و به صورت یک ورق در میاوریم و سپس شکل دو پره ملخ را بر روی آن کشیده و با قیچی یا کاتر بریده و در میاوریم.
۲-در مرحله بعد یک لوله پلاستیکی کوچک مانند لوله جوهر خودکار یا نی ساندیس به اندازه حدود ۱cm که قطر آن کمی بیشتر از میله پلاستیکی گوش پاکن باشد را برداشته و لوله گوش پاکن را از داخل آن عبور داده و در وسط لوله چسب میزنیم و فیکس میکنیم.
۳- سپس وسط آنرا با دقت مشخص و سوراخ نازکی در آن ایجاد می کنیم و پیچ نازک را از درون آن عبور داده و با چسب دوقلو محکم می کنیم، انتهای پیچ را هم که خارج شده را جهت اتصال ملخ سطوح دیگر استفاده می کنیم.
۴- البته باید دقت شود که شیب و پیچش پره ها بصورت درست باشد تا راندمان ملخ بالا برود. اگه خواستید میتوانید روی پره ها رو رنگ کنید تا یک دست شوند.

کاوه حسین آبادی

کاوه حسین آبادی هستم مدیر دبیرستان متوسطه اول سما واحد کازرون امیدورارم مطالبی که در سایت دانش آموز خلاق قرار داده میشود بتواند برای شما عزیزان مفید باشد. منتظر نظرات سازنده شما هستیم.