Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11735
2019-11-25 
В какую сторону наклоняются при повороте самолет, теплоход, подводная лодка? Почему?
Решение:
На летящий самолет в плоскости, перпендикулярной направлению его полета, действуют две силы: вес и аэродинамическая подъемная сила. Их равнодействующая при повороте самолета должна быть направлена к центру окружности, по которой движется самолет. Это возможно, если корпус самолет наклонен в сторону поворота (рис.).
Такой наклон самолета получается благодаря тому, что при повороте киля (рули) из-за давления воздуха на киль самолет начинает поворачиваться вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести. Одно из крыльев самолета тогда движется быстрее другого. На это крыло действует большая аэродинамическая подъемная сила и самолет поворачивается вокруг горизонтальной оси. При этом подъемная сила, действующая на это крыло, уменьшается, а на другое крыло возрастает.
При повороте теплохода на его внешний борт действует избыточное давление, сообщающее теплоходу центростремительное ускорение. Это давление появляется благодаря тому, что при повороте руля теплоход поворачивается вокруг вертикальной оси. При этом он продолжает двигаться по инерции бортом вперед. Точка приложения равнодействующей сил добавочного гидродинамического давления лежит на середине погруженной части теплохода. Поэтому если центр тяжести теплохода лежит ниже середины части его, находящейся в воде, то теплоход наклоняется в сторону поворота. Если центр тяжести теплохода лежит выше середины части, погруженной в воду, то теплоход при повороте наклоняется в сторону, противоположную повороту. Угол наклона теплохода определяется условием равенства нулю суммарного момента сил гидростатического давления (подъемной силы), равнодействующая которых приложена к центру тяжести вытесненного объема жидкости, и сил добавочного гидродинамического давления на внешний борт теплохода.
Теплоход может плавать устойчиво даже в том случае, когда его центр тяжести лежит выше центра тяжести вытесненного объема воды, т. е. выше точки приложений «выталкивающей» силы. Для этого необходимо, чтобы благодаря форме корпуса теплохода при его наклоне центр тяжести вытеснненого объема смещался в сторону наклона.
Поворот подводной лодки, происходит так же, как и поворот теплохода, благодаря добавочному гидродинамическому давлению иа внешний борт. Но центр тяжести подводной лодки находится ниже ее середины, так как он должен лежать ниже точки приложения равнодействующей сил гидростатического давления, находящейся примерно в середине сечения подводной лодки (иначе подводная лодка перевернулась бы). Поэтому при повороте подводная лодка наклоняется в сторону поворота.
В какую сторону наклоняются при повороте самолет, теплоход, подводная лодка? Почему?
Решение:
На летящий самолет в плоскости, перпендикулярной направлению его полета, действуют две силы: вес и аэродинамическая подъемная сила. Их равнодействующая при повороте самолета должна быть направлена к центру окружности, по которой движется самолет. Это возможно, если корпус самолет наклонен в сторону поворота (рис.).
Такой наклон самолета получается благодаря тому, что при повороте киля (рули) из-за давления воздуха на киль самолет начинает поворачиваться вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести. Одно из крыльев самолета тогда движется быстрее другого. На это крыло действует большая аэродинамическая подъемная сила и самолет поворачивается вокруг горизонтальной оси. При этом подъемная сила, действующая на это крыло, уменьшается, а на другое крыло возрастает.
При повороте теплохода на его внешний борт действует избыточное давление, сообщающее теплоходу центростремительное ускорение. Это давление появляется благодаря тому, что при повороте руля теплоход поворачивается вокруг вертикальной оси. При этом он продолжает двигаться по инерции бортом вперед. Точка приложения равнодействующей сил добавочного гидродинамического давления лежит на середине погруженной части теплохода. Поэтому если центр тяжести теплохода лежит ниже середины части его, находящейся в воде, то теплоход наклоняется в сторону поворота. Если центр тяжести теплохода лежит выше середины части, погруженной в воду, то теплоход при повороте наклоняется в сторону, противоположную повороту. Угол наклона теплохода определяется условием равенства нулю суммарного момента сил гидростатического давления (подъемной силы), равнодействующая которых приложена к центру тяжести вытесненного объема жидкости, и сил добавочного гидродинамического давления на внешний борт теплохода.
Теплоход может плавать устойчиво даже в том случае, когда его центр тяжести лежит выше центра тяжести вытесненного объема воды, т. е. выше точки приложений «выталкивающей» силы. Для этого необходимо, чтобы благодаря форме корпуса теплохода при его наклоне центр тяжести вытеснненого объема смещался в сторону наклона.
Поворот подводной лодки, происходит так же, как и поворот теплохода, благодаря добавочному гидродинамическому давлению иа внешний борт. Но центр тяжести подводной лодки находится ниже ее середины, так как он должен лежать ниже точки приложения равнодействующей сил гидростатического давления, находящейся примерно в середине сечения подводной лодки (иначе подводная лодка перевернулась бы). Поэтому при повороте подводная лодка наклоняется в сторону поворота.
