Άνωση
Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
[Επεξεργασία] Εισαγωγή
Άνωση καλείται η δύναμη η οποία εμφανίζεται λόγω διαφοράς πίεσης σε δύο πλευρές ενός σώματος το οποίο είναι βυθισμένο σε ρευστό. Η άνωση χωρίζεται σε στατική και δυναμική.
[Επεξεργασία] Στατική άνωση
Η στατική άνωση (buoyancy) περιγράφεται απο την Αρχή του Αρχιμήδη η οποία λέει πως «Κάθε σώμα βυθισμένο σε ρευστό δέχεται δύναμη ίση με το βάρος του ρευστού που εκτοπίζει». Εκφρασμένο μαθηματικά: Α=ρ*g*V όπου:
- ρ: πυκνότητα ρευστού
- g:επιτάχυνση βαρύτητας
- V: όγκος βυθισμένου σώματος
Παραδείγματα στατικής άνωσης
- Ένα κομμάτι ξύλου επιπλέει στο νερό διότι η άνωση που δέχεται είναι μεγαλύτερη απο το βάρος του, λόγω του ότι η πυκότητα του είναι μικρότερη απο αυτήν του νερού. Αντιθέτως ένα κομμάτι χάλυβα δεν επιπλέει μιας και το βάρος είναι μεγαλύτερο απο την άνωση κάτι το οποίο οφείλεται στον γεγονός ότι η πυκνότητα του είναι μεγαλύτερη απο αυτή του νερού.
- Ένας άνθρωπος επιπλεέι στο νερό μόνον εφόσον βυθίσει και μέρος της κεφαλής του μιας και διαφορετικά δεν εκτοπίζει όγκο νερού, το βάρος του οποίου να είναι ίσο με το δικό του.
- Ένα πλοίο επιπλέει, μιας και ενώ η πυκνότητα του υλικού κατασκευής του (χάλυβας) είναι μεγαλύτερη του νερού, εκτοπίζει όγκο νερού που έχει βάρος ίσο με το δικό του.
[Επεξεργασία] Δυναμική άνωση
Δυναμική άνωση (lift) έχουμε στην περίπτωση που το ρευστό μέσα στο οποίο είναι βυθισμένο το σώμα έχει ταχύτητα. Στην περίπτωση αυτή λόγο διαφοράς ταχυτήτων του ρευστού μεταξύ δύο πλευρών του σώματος δημιουργείται δύναμη που ωθεί το σώμα προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Προφανώς για να συμβεί κάτι τέτοιο το σώμα δεν θα πρέπει να είναι συμμετρικό ή αν είναι συμμετρικό θα πρέπει να περιστρέφεται και να περι-ρέεται ταυτόχρονα απο το ρευστό. Μαθηματικά η δυναμική άνωση εκφράζεται ως: L=(1/2)CL*ρ*A*U^2 όπου:
- CL : συντελεστής άνωσης (Lift coefficient)
- ρ: πυκνότητα ρευστού
- Α: επιφάνεια σώματος κάθετη στη ροή
- U: ταχύτητα σώματος ως προς το ρευστό
Παραδείγματα δυναμικής άνωσης
- Τα αεροσκάφη στηρίζονται σε αυτή την αρχή προκειμένου να απογειωθούν, να ανέρχονται, να κατέρχονται, και να διατηρούνται σε συγκεκριμένο ύψος κατά τη διάρκεια της πτήσης. Η διατομή των πτερυγίων τους είναι τέτοια ώστε στην κάτω πλευρά να αναπτύσσονται μικρότερες ταχύτητες και κατά συνέπεια μεγαλύτες πιέσεις απο ότι στην πάνω πλευρά, δημιουργόντας έτσι την άνωση.
- Το «φάλτσο» της μπάλας κατά τη διάρκεια ενός κτυπήματος της στο ποδόσφαιρο. Καθώς η μπάλα ταξιδεύει στον αέρα (ρευστό) και περιστρέφεται ταυτόχρονα, δημιουργεί μια ζώνη με υψηλότερη ταχύτητα στην μια της πλευρά και μια ζώνη με χαμηλότερη ταχύτητα στην άλλη λόγω της περιστροφής της. Η διαφορά αυτή των ταχυτήτων συνεπάγεται διαφορά πιέσεων που ωθούν την μπάλα προς μια κατεύθυνση.
