تا هم اکنون بدین تامل کردهای که یک جسم چندین ده تنی چطور از زمین بلند میگردد؟ یااینکه ماهوارهای که هزاران کیلومتر بالای راز ما می چرخد، چرا سقوط نمینماید؟ پشت کلیه این سؤالها یک جواب مشترک است: فیزیک در معلم خصوصی فیزیک در تبریز هوافضا.
خیر یک معنا کم آب دانشگاهی، بلکه تیمای از ضابطهها که سبب گردیده پرواز کنیم، به دور و بر برویم و زمین را از بالا ببینیم.
بذار بدیهی بگم؛ در شرایطیکه فیزیک عدم وجود، هوافضا تنها یک رویا بود.
دراین مقاله، فیزیک در هوافضا را طوری نظارت میکنیم که هم قابل شعور باشد، هم عمیق و هم تماماً کاربردی. حتی در صورتیکه هیچ پیشقضیهای نداشته باشی.
فیزیک در هوافضا یعنی چه؟
فیزیک در هوافضا یعنی استعمال از قانون ها فیزیک برای محاسبه، پیاده سازی و در دست گرفتن وسایلی که در هوا یا این که محیط جنبش مینمایند؛ از هواپیما و هلیکوپتر گرفته تا موشک و ماهواره.
این شاخه از فیزیک به یک سری حوزه اساسی توکل داراست:
مکانیک کلاسیک
ترمودینامیک
دینامیک سیالات
الکترومغناطیس
فیزیک پلاسما و نسبیت (در سطح های توسعه یافتهخیس)
هر یک از اینها، یک قطعه از جورچین تعالی هوافضا میباشند.
چرا فیزیک، ردیف اساسی مهندسی هوافضاست؟
ممکن میباشد بپرسی مگر مهندسی هوافضا خودش کفاف نمی دهد؟
حقیقت این میباشد که مهندسی هوافضا فارغ از فیزیک، تنها پیاده سازی روی صفحه میباشد.
فیزیک معین مینماید:
آیا پرواز ممکن میباشد یا این که خیر
جسم چقدر نیرو تحمل مینماید
انرژی از کجا میاید و چطور مصرف میشود
تکان در فضای خالی چه تفاوتی با تکان در هوا دارااست
مهندس هوافضا اصولا یک «حلکننده موردهای فیزیکی» میباشد.
نقش مکانیک در فیزیک هوافضا
اولی و محورایترین نصیب فیزیک در هوافضا، مکانیک میباشد.
قانون ها نیوتن در پرواز
سه ضابطه نیوتن نسبتاًً کلیهمکان هوافضا حضور دارا هستند:
تکان هواپیما
عجله موشک
مانور ماهواره
نمونه بی آلایش:
هنگامی هواپیما عجله میگیرد، نیروی پیشران می بایست از نیروی مقاومت هوا بیشتر باشد. این دقیقاً ضابطه دوم نیوتن میباشد.
آیرودینامیک؛ جایی که هوا تصمیم می گیرد
یکی مهم ترین نصیبهای فیزیک در هوافضا، آیرودینامیک میباشد؛ یعنی رسیدگی خوی هوا در عکس العمل با اجسام.
نیروی برا به چه شکل ساخت و ساز میشود؟
برخلاف تصور رایج، تنها «صورت بال و پر» استدلال پرواز وجود ندارد.
مخلوط این موردها منجر ساخت نیروی برا میگردد:
اختلاف فشار بالا و تحت بال و پر
زاویه حمله
سرعت جریان هوا
در شرایطی که یکیاز اینها بهصحت تهیه نشود، هواپیما پرواز نمینماید.
مقاومت هوا؛ معاند همیشگی
هرچه سرعت بیشتر خواهد شد، مقاومت هوا هم بیشتر میگردد.
در سرعتهای بالا:
مصرف سوخت ارتقاء مییابد
گرمای بدنه بیشتر می گردد
در دست گرفتن دشوارتر میگردد
به همین عامل پیاده سازی بدنه هواپیما و موشک به طور کاملً متعلق به فیزیک سیالات میباشد.
ترمودینامیک؛ مدیر انرژی و گرما
در هوافضا، انرژی کلام اولیه را میزند. اینجا ترمودینامیک وارد می شود.
موتور جت چطور عمل مینماید؟
در موتور جت:
هوا وارد می شود
فشرده می گردد
سوخت میسوزد
گاز داغ با سرعت بیرون می شود
همگی این پروسه با ضوابط ترمودینامیک ارزیابی می شوند.
گرما در سرعتهای بالا
در پروازهای مافوق صوت یا این که ورود به جو:
اصطکاک هوا منجر ارتقا شدید دما میگردد
فارغ از ارزیابی فیزیکی، بدنه میسوزد
نمونه حقیقی و واقعی:
شاتلهای فضایی لایههای محافظ حرارتی داشتند تا هنگام ورود به جو تندرست بمانند.
فیزیک در هوافضا و جنبش در فضای خالی
اطراف با هوا فرق دارااست؛ آنجا خبری از اصطکاک هوا وجود ندارد.
تکان ماهوارهها
ماهوارهها سقوط نمیکنند زیرا:
سرعت افقی کافی داراهستند
دائماً در درحال حاضر «افتادن بدور زمین» میباشند
این پدیده سود بی واسطه مکانیک مداری میباشد.
مدار چیست؟
مدار یعنی تعادل در بین:
نیروی گرانش
سرعت جسم
در حالتیکه سرعت معدود باشد → سقوط
در شرایطی که زیاد باشد → خروج از مدار
نقش الکترومغناطیس در هوافضا
شاید کمتر به دیده بیاید، البته الکترومغناطیس همگیجا میباشد.
پیوندها ماهوارهای
ارسال و اخذ سیگنالها فارغ از ضوابط موج و الکترومغناطیس غیر ممکن میباشد.
ناوبری و رادار
سیستمهای راداری، GPS و هدایت پرواز بر شالوده امواج الکترومغناطیسی عمل مینمایند.
حتی در دست گرفتن ترافیک هوایی هم فارغ از این قسمت از فیزیک فلج میشود.
فیزیک پلاسما؛ گامبعدی هوافضا
در پروژههای توسعه یافتهخیس، فیزیک در هوافضا به پلاسما میرسد.
پیشرانش یونی
در بعضا ماهوارهها:
بهمکان سوخت شیمیایی
از یونها و میدان الکتریکی به کارگیری می گردد
مصرف سوخت معدود، ولی فرصت عجلهگیری زمان بر میباشد.
آجل سفرهای فضایی
موتورهای پلاسما یکی آیتمهای اساسی برای سفرهای وقت گیر مثل مریخ می باشند.
نسبیت و هوافضا؛ زمانی سرعت خیلی زیاد می گردد
در سرعتهای ساده، مکانیک کلاسیک کافی میباشد.
ولی در اطراف، روایت فرق مینماید.
تاثیر نسبیت در GPS
ماهوارههای GPS بایستی اثرات نسبیت را در لحاظ بگیرند؛ وگرنه:
خطای حالتیابی تعدادی کیلومتر می شود
این یعنی حتی موبایل گوشی تو هم به فیزیک توسعه یافته متعلق میباشد.
تا هم اکنون بدین تامل کردهای که یک جسم چندین ده تنی چطور از زمین بلند میگردد؟ یااینکه ماهوارهای که هزاران کیلومتر بالای راز ما می چرخد، چرا سقوط نمینماید؟ پشت کلیه این سؤالها یک جواب مشترک است: فیزیک در معلم خصوصی فیزیک در تبریز هوافضا.
خیر یک معنا کم آب دانشگاهی، بلکه تیمای از ضابطهها که سبب گردیده پرواز کنیم، به دور و بر برویم و زمین را از بالا ببینیم.
بذار بدیهی بگم؛ در شرایطیکه فیزیک عدم وجود، هوافضا تنها یک رویا بود.
دراین مقاله، فیزیک در هوافضا را طوری نظارت میکنیم که هم قابل شعور باشد، هم عمیق و هم تماماً کاربردی. حتی در صورتیکه هیچ پیشقضیهای نداشته باشی.
فیزیک در هوافضا یعنی چه؟
فیزیک در هوافضا یعنی استعمال از قانون ها فیزیک برای محاسبه، پیاده سازی و در دست گرفتن وسایلی که در هوا یا این که محیط جنبش مینمایند؛ از هواپیما و هلیکوپتر گرفته تا موشک و ماهواره.
این شاخه از فیزیک به یک سری حوزه اساسی توکل داراست:
مکانیک کلاسیک
ترمودینامیک
دینامیک سیالات
الکترومغناطیس
فیزیک پلاسما و نسبیت (در سطح های توسعه یافتهخیس)
هر یک از اینها، یک قطعه از جورچین تعالی هوافضا میباشند.
چرا فیزیک، ردیف اساسی مهندسی هوافضاست؟
ممکن میباشد بپرسی مگر مهندسی هوافضا خودش کفاف نمی دهد؟
حقیقت این میباشد که مهندسی هوافضا فارغ از فیزیک، تنها پیاده سازی روی صفحه میباشد.
فیزیک معین مینماید:
آیا پرواز ممکن میباشد یا این که خیر
جسم چقدر نیرو تحمل مینماید
انرژی از کجا میاید و چطور مصرف میشود
تکان در فضای خالی چه تفاوتی با تکان در هوا دارااست
مهندس هوافضا اصولا یک «حلکننده موردهای فیزیکی» میباشد.
نقش مکانیک در فیزیک هوافضا
اولی و محورایترین نصیب فیزیک در هوافضا، مکانیک میباشد.
قانون ها نیوتن در پرواز
سه ضابطه نیوتن نسبتاًً کلیهمکان هوافضا حضور دارا هستند:
تکان هواپیما
عجله موشک
مانور ماهواره
نمونه بی آلایش:
هنگامی هواپیما عجله میگیرد، نیروی پیشران می بایست از نیروی مقاومت هوا بیشتر باشد. این دقیقاً ضابطه دوم نیوتن میباشد.
آیرودینامیک؛ جایی که هوا تصمیم می گیرد
یکی مهم ترین نصیبهای فیزیک در هوافضا، آیرودینامیک میباشد؛ یعنی رسیدگی خوی هوا در عکس العمل با اجسام.
نیروی برا به چه شکل ساخت و ساز میشود؟
برخلاف تصور رایج، تنها «صورت بال و پر» استدلال پرواز وجود ندارد.
مخلوط این موردها منجر ساخت نیروی برا میگردد:
اختلاف فشار بالا و تحت بال و پر
زاویه حمله
سرعت جریان هوا
در شرایطی که یکیاز اینها بهصحت تهیه نشود، هواپیما پرواز نمینماید.
مقاومت هوا؛ معاند همیشگی
هرچه سرعت بیشتر خواهد شد، مقاومت هوا هم بیشتر میگردد.
در سرعتهای بالا:
مصرف سوخت ارتقاء مییابد
گرمای بدنه بیشتر می گردد
در دست گرفتن دشوارتر میگردد
به همین عامل پیاده سازی بدنه هواپیما و موشک به طور کاملً متعلق به فیزیک سیالات میباشد.
ترمودینامیک؛ مدیر انرژی و گرما
در هوافضا، انرژی کلام اولیه را میزند. اینجا ترمودینامیک وارد می شود.
موتور جت چطور عمل مینماید؟
در موتور جت:
هوا وارد می شود
فشرده می گردد
سوخت میسوزد
گاز داغ با سرعت بیرون می شود
همگی این پروسه با ضوابط ترمودینامیک ارزیابی می شوند.
گرما در سرعتهای بالا
در پروازهای مافوق صوت یا این که ورود به جو:
اصطکاک هوا منجر ارتقا شدید دما میگردد
فارغ از ارزیابی فیزیکی، بدنه میسوزد
نمونه حقیقی و واقعی:
شاتلهای فضایی لایههای محافظ حرارتی داشتند تا هنگام ورود به جو تندرست بمانند.
فیزیک در هوافضا و جنبش در فضای خالی
اطراف با هوا فرق دارااست؛ آنجا خبری از اصطکاک هوا وجود ندارد.
تکان ماهوارهها
ماهوارهها سقوط نمیکنند زیرا:
سرعت افقی کافی داراهستند
دائماً در درحال حاضر «افتادن بدور زمین» میباشند
این پدیده سود بی واسطه مکانیک مداری میباشد.
مدار چیست؟
مدار یعنی تعادل در بین:
نیروی گرانش
سرعت جسم
در حالتیکه سرعت معدود باشد → سقوط
در شرایطی که زیاد باشد → خروج از مدار
نقش الکترومغناطیس در هوافضا
شاید کمتر به دیده بیاید، البته الکترومغناطیس همگیجا میباشد.
پیوندها ماهوارهای
ارسال و اخذ سیگنالها فارغ از ضوابط موج و الکترومغناطیس غیر ممکن میباشد.
ناوبری و رادار
سیستمهای راداری، GPS و هدایت پرواز بر شالوده امواج الکترومغناطیسی عمل مینمایند.
حتی در دست گرفتن ترافیک هوایی هم فارغ از این قسمت از فیزیک فلج میشود.
فیزیک پلاسما؛ گامبعدی هوافضا
در پروژههای توسعه یافتهخیس، فیزیک در هوافضا به پلاسما میرسد.
پیشرانش یونی
در بعضا ماهوارهها:
بهمکان سوخت شیمیایی
از یونها و میدان الکتریکی به کارگیری می گردد
مصرف سوخت معدود، ولی فرصت عجلهگیری زمان بر میباشد.
آجل سفرهای فضایی
موتورهای پلاسما یکی آیتمهای اساسی برای سفرهای وقت گیر مثل مریخ می باشند.
نسبیت و هوافضا؛ زمانی سرعت خیلی زیاد می گردد
در سرعتهای ساده، مکانیک کلاسیک کافی میباشد.
ولی در اطراف، روایت فرق مینماید.
تاثیر نسبیت در GPS
ماهوارههای GPS بایستی اثرات نسبیت را در لحاظ بگیرند؛ وگرنه:
خطای حالتیابی تعدادی کیلومتر می شود
این یعنی حتی موبایل گوشی تو هم به فیزیک توسعه یافته متعلق میباشد.
از شکلی به صورت دیگر تبدیل میگردد