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发表时间 : 2020-8-9 06:59:36 | 浏览 : 8342    评论 : 2

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回顾基本的物理概念

飞行原理中涉及的物理概念主要包含力、加速度、牛顿定律、功和功率、刚体围绕固定轴的旋转、能量守恒定理、流体力学等,本文将逐一介绍这些常用的物理概念。
1.力
定义:力是使物体改变运动状态或形变的外因。
一个非常特殊的力重力W:物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。


                               
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g为重力加速度,约等于9.81m/s2,它会随着高度或纬度的变化而变化,但在以后的学习中,我们默认为9.81m/s2。
力的分解:将一个力化作等效的两个或两个以上的分力。分解的依据是力的平行四边形法则。
举例:当飞机爬升时,爬升角为θ,重力为W,则重力可以分解为:
(1)一个阻止飞机爬升的力:mgcosθ
(2)一个平衡升力的力:mgsinθ

                               
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2.牛顿三大定律
牛顿第一定律:又称惯性定律。常见的完整表述:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
换句话说:“如果施加在物体上的外力之和为零,则该物体将保持静止或将继续以相同的速度和运动方向”。相应地:“如果物体静止或以恒定的速度和方向运动,则施加在其上的合力为零”。
牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。


                               
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在这个公式中F为物体受到的力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
牛顿第三运动定律的常见表述是:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

                               
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A在B上施加力:B向后移动。
但是同时B在A上施加相等且相反的力:A也向后移动。
3.功和功率
功是标量,大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积:


                               
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功的国际单位为:焦耳(1J=1N.m)。
功率:是指物体在单位时间内所做的功的多少,即功率是描述做功快慢的物理量。
假设一架运动速度为V的涡轮喷气飞机,其发动机提供的力为F,则发动机的瞬时功率为:


                               
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功率的国际单位瓦特W:
1W=1N·m/s
4.刚体在固定轴上的旋转
假设飞机的航向在△t时间内改变△θ度,则平均角速度为:


                               
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单位为:rad/s

                               
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当飞机做匀速圆周运动时飞机的向心加速度为:


                               
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R为飞机运动圆半径
线速度与角速度的关系为:


                               
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当飞机做圆周运动时,也会产生一个使飞机向外甩的虚拟的力,即离心力。
离心力的方向与向心加速度的方向相反,大小为:


                               
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刚体定轴转动时运动状态的改变,取决于施加于刚体上的合外力矩M:


                               
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5.能量守恒定律
飞机运动时将会产生动能Ec,假设飞机的运动速度为V,质量为m,则飞机的动能为:


                               
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重力势能是由于重力做功而产生的,假设飞机的质量为m,距离地面的高度为h,则这架飞机的重力势能为:


                               
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机械能等于势能与动能之和:


                               
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在发动机不工作的情况下,飞机的机械能可以认为近似不变,此时如果飞机高度下降,则速度和动能都会增加;如果飞机高度上升,则速度和动能都会减小。
6.流体力学
湍流
如果流体的速度很快,或者当流体遇到障碍物时,将在障碍物的后方形成湍流。湍流是流体的一种流动状态,湍流中的流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合。湍流将造成机械能的损失。
流体的压缩性
流体的压缩性是流体质点在一定压力差或温度差的条件下,其体积或密度可以改变的性质。
当流体所受的压力增加时:如果流体的密度也增加,则这个流体为可压缩流体;如果流体的密度几乎不变化,则这个流体为不可压缩流体。
当飞机周围的压力变化时,将导致飞机周围的空气密度变化。低速时,飞机周围的压力变化不是很大,环绕着飞机的空气密度也不会有很大的变化,此时可以认为空气是不可压缩的。相反在高速时,飞机周围的密度变化将不再被忽略,此时的空气是可压缩的。
理想气体
对于理想气体而言,其压力P、密度ρ、温度T,具有以下关系:


                               
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r为气体常数,理想气体的气体常数287 joule/kg·k
在研究飞机周围的流体时,我们通常首先假定这些流体:
1.是稳定的
2.属于非粘性流体
3.流体内部不包含涡流
END
刚毕业一年的社会小学生,想做一点有意义的事!
以后会把我公众号的文章先转发到贴吧,知识有限,才疏学浅,望大家多多照顾,批评指正!
关注微信公众号(飞行大家谈):ATPLexam

“让我们一起,飞遍全世界!” · 临云行
2460194 评论于2020-8-9 07:09:19 |私信
编辑的时候排版都没问题,一发表排版就变了,导致需要反复修改,为什么会有这种情况?
“让我们一起,飞遍全世界!” · 临云行
姜糖糖的那个糖 评论于2020-8-13 12:37:41 来自手机触屏版 |私信
2460194 发表于 2020-08-09 07:09
编辑的时候排版都没问题,一发表排版就变了,导致需要反复修改,为什么会有这种情况?

我之前也遇到过,不过后面就正常了
“让我们一起,飞遍全世界!” · 临云行
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