Ifjú Sólyom, 1951 (1. évfolyam, 1-12. szám)
1951-01-25 / 1. szám
Aerodinamika modellezők számára A levegő az a környezet, amelyben élünk, lélekzünk, s amely mintegy burok körülveszi földünket. A levegő lehet hideg, vagy meleg. Ismerjük a nyugvó levegőt, mikor még a levél sem rezdül, vagy a gyorsan áramló levegőt, amit másképen szélfújásnak nevezünk. Az áramló, mozgólevegő, vagy ahogy másképen nevezzük a szél, olyan tulajdonságok3. ábrával rendelkezik, hogy a szélmalmok szárnyait meg tudja forgatni, fákat tép ki gyökerestül, vitorlás csónakokat mozgat tovább. A repülés titka az áramló levegő tulajdonságaiban rejlik. Bárki felteheti a kérdést, hogy lehet az, hogy a madarak kiterjesztett szárnyakkal sokszor több félórán keresztül keringenek fent a magasban, hogyan lehetséges az, hogy a több tonna súlyú repülőgépek biztosan mozognak a levegőben, habár mindenki tudja, jóval nehezebbek a levegőnél. Mindezekre a kérdésekre és még sok más rejtélyes dologra ad nekünk választ az a tudomány, amely megismertet bennünket a levegő tulajdonságaival, az áramló, mozgó levegő erőhatásaival. Ezt a tudományt aerodinamikának, vagy magyarul légerőtannak nevezzük. Ennek a tudománynak a megalapozója a híres szovjet tudós Zsukovszkij, akit Lenin a ,,repülés atyjának" nevezett. De mielőtt ezzel az érdekes tudománnyal megismerkednénk, meg kell ismerkednünk előbb magával a levegővel, annak fizikai tulajdonságaival. Erre azért van szükség, mert a levegőnek, a levegő fizikai tulajdonságainak döntő szerepe van a repülésben. A levegő többféle gázból tevődik össze, főleg nitrogénből és oxigénből (1. ábra). Az oxigén nagyon fontos az élet szempontjából, oxigén nélkül nem lenne élet a földön. Továbbá az égési folyamatoknál játszik Igen nagy szerepet az oxigén, mert ez a gáz táplálja az égést. A levegőről sokan azt hiszik, hogy az súlytalan. Ez természetesen csak látszat. Mint minden testnek, vagy gáznak, úgy a levegőnek is van súlya, igaz ugyan, hogy a szilárd testekkel összehasonlítva a levegőt, annak súlya igen kicsi. A föld felületén van a levegőnek a legnagyobb súlya. Amikor a levegő súlyáról beszélünk, mindig egy meghatározott köbtartalmú levegőt értünk, mert máskülönben nem tudnánk összehasonlítani az egyes levegőrétegek súlyát, mivel a levegő igen nagy kiterjedésű. A föld felszínén egy köbméter levegőnek a súlya kb. 1,25 kg. Minél súlyosabb egy köbméter levegő, annál sűrűbb. A föld felszínétől távolodva, egyre nagyobb magasságot elérve, a levegő mindig ritkább lesz, így természetesen a levegő magasabb rétegeiben az egy köbméter súlya is csökkenni fog, így pl. 6000 méter magasságban a levegő súlya már kétszer kisebb, mint a föld felszínén. A levegő a földgömböt vastag rétegként vonja be, ennek a rétegnek pontos magasságát azonban nem ismerjük (2. ábra). Különböző mérési eljárásokkal sikerült megállapítani, hogy a levegőréteg magassága kb. 300 km. A levegőnek ezt a rétegét etmoszférának nevezzük. Természetesen a levegőréteg nem ér véget a 300 km magasságban, a tudomány emberei néhány természeti jelenségből arra következtettek, hogy még 700 km magasságban is megtalálhatók a levegő egyes alkotóelemei. Egyre nagyobb magasságot elérve, azt tapasztaljuk, hogy a levegő hőmérséklete is csökken, arányosan a magassággal. Megközelítően a levegő hőmérséklete 1000 méterenként 7 fokkal csökken. A levegő hőmérsékletének ez a csökkenése azonban csa csak 11.000 m magasságig történik. Ezt a réteget troposzférának nevezzük. 11.000 m magasságon felül a levegő hőmérséklete nagyjából állandó, mintegy 60.000 m magasságig. Ebben a rétegben, melyet sztratoszférának nevezünk, a levegő hőmérséklete kb. —56 fok. A sztratoszférát elhagyva a levegő hőmérséklete újra csökken. Feltehetnénk a kérdést, miért nem repül el a levegő a bolygók közti térségben, miért marad a földgömb körül. Ez azért van, mint ahogy azt az előbb is megállapítottuk már, a levegőnek is van súlya, tehát azt a föld magához vonza. Mivel a levegőnek súlya van, a benne lévő testekre ránehezedve bizonyos nyomást gyakorol, melyet atmoszféranyomásnak nevezünk. Mindenki érezheti, ha a kezébe vesz egy súlyos tárgyat, az a tenyerét bizonyos erővel nyomja. így vagyunk a levegővel is, mely a földünk felszínének egy részére mint egy súlyos oszlop ránehezedik, arra nyomást gyakorol (3. ábra). A levegő nyomását nehéz érzékelni, sokszor nem is gondolunk rá, azért, mert születésünk pillanatától fogva megszoktuk, és azért, mert az emberi szervezetre ható nyomások az ember testét minden oldalról érve kiegyenlítődnek. Most már nézzük meg, hogy lehet a levegő nyomását megmérni. Erre a célra egy egyszerű készülék szolgál, melyet légnyomásmérőnek nevezünk. A légnyomásmérő azon az elven működik, hogy egy csőben helyetfoglaló higanyoszlop súlya egyensúlyt tart a higanyoszlopra nehezedő levegő súlyával, vagy másképpen mondva nyomásával. Vegyünk egy kb. 1 méter hosszú, egyik végén összeforrasztott üvegcsövet, azt töltsük meg higannyal, aztán ujjunkkal fogjuk be a csőnek nyitott végét. Ezután fordítsuk meg a csövet és helyezzük azt egy higannyal megtöltött csészébe (4. ábra). Miután a csövet belehelyeztük a csészébe, vegyük el ujjunkat a cső alsó nyílásától. Azt fogjuk tapasztalni, hogy a higany nem fog teljesen kifolyni a csőből, hanem egy bizonyos magasságot elérve, meg fog állapodni. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy a külső levegő nyomása, súlya, ránehezedik a csészében lévő higany felszínére, mely továbbadja ezt a nyomást a csőben lévő higanyoszlopnak. Azt mondjuk, a higanyoszlop súlya egyensúlyt tart a levegő súlyával, nyomásával. Az így elvégzett kísérletek eredményeképpen megállapították, hogy a föld felszínén a higganyoszlop magassága kb. 760 mm. Ezt nevezzük normál atmoszféra nyomásnak. Azt mondjuk tehát, hogy a levegő nyomásával 760 mm magas higanyoszlop súlya tart egyensúlyt. Ha az atmoszféranyomás csökken, a higanyoszlop egy része kifolyik a csőből a csészébe és az oszlop magassága kisebb lesz Ismerve a csőben lévő higanyoszlop súlyát és a cső keresztmetszetét, kiszámíthatjuk azt hogy a levegőnek mennyi a nyomása 1 cm-re, vagy 1 m3 nagyságú felületre. Azt fogjuk tapasztalni, hogy a föld felszínén" minden négyzetcentiméter nagyságú területre 1 kg a levegő nyomása, tehát 1 m² területre a levegő 10.000 kg súllyal nehezedik. , A levegő nyomása, valamint annak sűrűsége igen nagy szerepet játszik a repülés elméletében, s ezt a továbbiakban fogjuk megismerni. (Angell I.a Jós) (Folytatjuk) 4. ábra 2. ábra John Qokmff for Ionoszféra Ozonoszféra Sztratoszféra Troposzféra 1. ábra