پورته وړونکې قوه

هغه سیال (د فزیک پر بنسټ په کې مایعات، ګازات او پلازما شاملېږي) چې د یو جسم په چاپېر کې جریان لري پر هغو قوه واردوي. پورته وړونکې قوه (په انګلیسي ژبه: Lift) هم د دغه قواوو یو ډول دی چې په عمودي توګه د سیال د جریان په جهت واردېږي. دغه قوه د جاذبې قوې پر خلاف ده او د سیال د جریان له موازي قواوو څخه شمېرل کېږي. پورته وړونکې قوه په معمول ډول د هغو د نوم له مخې پورته خوا ته عمل کوي څو له جاذبې قوې سره مقابله وکړي، خو کېدای شي د جریان په هر جهت کې د قایمې زوایې له مخې عمل وکړي. 

که چېرې د هغو چاپېر سیال هوا وي دغې قوې ته بیا ایروډینامیکي قوه ویل کېږي. که چېرې اوبه او یا هم بله مایع وي ورته هایدرو ډینامیکي قوه ویل کېږي. 

ډینامیکي پورته وړونکې قوه د سیالاتو له نورو پورته وړونکو قواوو څخه توپیر لري. په ایروستاتیک پورته وړونکې قوې یا د لامبو په قوې (buoyancy) کې داخلي سیال باید د هغو له چاپېر کوونکي سیال څخه سپک وي چې حرکت ته اړتیا نه لري او له هغو څخه په بالونونو، پروازي پراشوټونو، بېړیو او اوبتلونو کې ګټنه کېږي. له بادباني پورته وروړنکې قوه (Planing lift) څخه چې یوازې د بېړۍ کښتنۍ ډېره لږ برخه په اوبو کې وي په موتور لرونکو بېړیو، د امواجو پر سر ګرځېدونکو تختو، په موجونو باندې په پورته کېدونکو بېړیو، باد چلېدونکو بېړیو او د اوبو پر سر په سکي کولو کې ګټنه کېږي. 

 لنډه کتنه 
هغه سیال چې د یو جامد جسم په چاپېر کې جریان لري په هغو یوه قوه وارده کوي. دا توپیر نه کوي چې جسم په ساکن سیال کې حرکت کوي (لکه الوتکه چې په هوا کې پرواز کوي) یا هم جسم ساکن وي او سیال حرکت کوي (د بېلګې په توګه په یو باد لرونکي تونل کې وزر) یا دا چې دواړه په حرکت کوي (لکه بادباني بېړۍ چې له باد څخه په ګټنې مخ پر وړاندې ځي). پورته وړونکې قوه هم د دغو قواوو برخه ده چې په مقابل جریان باندې په عمودي توګه واردېږي. پورته وړونکې قوه په دایمي توګه له مقاومت کوونکې قوې (drag force) سره مخ ده چې د جریان له جهت سره د موازي سطحي قواوو برخه ده. 

پورته وړونکې قوه د ثابتو وزر لرونکو الوتکو له وزرو سره اړونده ده، په داسې حال کې چې په پراخه کچه د ګڼ شمېر نورو ساده اجسامو یا وسایلو لکه د کشتۍ د مخته وړونکي څرخ، کاغذ باد، د هلیکوپترو د وزرو، د سیالۍ کوونکو موټرو د وزرو، بادباني بېړیو، بادي توربینونو، د بادباني بېړیو د لېږدونکي تیر یا ستون فقرات، د کشتۍ د مسیر بدلونکو څرخونو او همدارنګه په اوبو کې د بېړیو د هایډورفویل وزرو پر مټ رامنځته کېږي. له دغې قوې څخه همدارنګه الوتونکي مارغان او نور وزر لرونکي په ځانګړې توګه مرغۍ، آسمان څکالي او حشرات ګټنه کوي؛ آن تر دې چې د بوټو په نړۍ کې د یو شمېر ځانګړو بوټو د تخم له خوا کارول کېږي. په داسې حال کې چې د «لیفټ یا پورته کوونکي» عامه معنی د وزن سره مخالفه ده، دغه قوه کېدای شي د جاذبې قوې سره په هر جهت کې مخالفه وي له همدې امله هم هغه د جاذبې قوې پر ځای د سیال د جریان جهت ته په پام تعریف کېږي. هغه مهال چې یوه الوتکه د مستقیم پرواز یا د سطحې سره د برابر پرواز په حالت کې وي پورته وړونکې قوه تر ډېرې کچې له جاذبې قوې سره په مخالفت راځي. له دې سره هغه مهال چې یوه الوتکه د پورته کېدو، څرخ خوړلو یا کوزېدو په حالت کې وي دغه قوه په عمودي بڼه هغو ته کږه کېږي. پورته وړونکې یا لېفټ قوه کېدای شي په یو شمېر اکروباټیک مانورونو یا د سیالي کوونکو موټرو په وزرو کې د مخ پر ځوړ کوونکې قوې په توګه عمل وکړي. همدارنګه کېدای شي تر ډېرې زیاتې کچې پورې په افقي بڼه هم وي د بېلګې په توګه په یوه بادباني بېړۍ کې چې د باد پر مټ چلېږي. Kulfan (2010)The amount of aerodynamic lift will be (usually slightly) more or less than gravity depending on the thrust level and vertical alignment of the thrust line. A side thrust line will result in some lift opposing side thrust as well.Clancy, L. J., Aerodynamics, Section 14.6

په دغه بحث کې پورته وړونکې قوه تر ډېرې کچې پورې ایروفویل جوړښت لرونکو اجسامو ته اړونده ده، په داسې حال کې چې هایدروفویل او مخته وړونکي څرخونه له ورته فزیکي اصولو څخه کار اخلي او په ورته ډول کار کوي له دې سره چې د اوبو او هوا کثافت، تراکم او غلظت له یو بل سره توپیر لري. 

د یو پورته تلونکي ایرفویل په چاپېر کې جریان د سیالاتو د میخانیک یوه ښکارنده ده چې کېدلای شي هغه په دوه سطحو کې درک شي: ریاضیکي نظریات شتون لري چې د فزیک د ثابتو شوو قوانینو پر بنسټ جریان په کره توګه ښيي، خو په جزیي بڼه د ډیفرانشیل معادلاتو حل ته اړتیا لري. همدارنګه له ریاضیکي محاسبې پرته فزیکي توضیحات شتون لري چې هغه بیا لږ دقت لري. په دغه کیفي شرایطو کې د لېفټ قوې توضیح ستونزمنه چاره ده ځکه چې د معلول او علت ترمنځ اړیکې ډېرې ظریفې رامنځته شوې دي. هغه جامع توضیح چې وکولای شي اساسي اړخونه په ځان کې راونغاړي بیا نو باید پېچلې وي. له دې سره ډېری ساده شوي توضیحات شتون لري خو د دغې ښکارندې له ډېرو مهمو برخو څخه په سادګۍ تېرېږي په داسې حال کې چې یو شمېر نور یې بیا داسې عناصر لري چې په سادګۍ کې ناسم دي. Doug McLean Aerodynamic Lift, Part 2: A comprehensive Physical Explanation The Physics teacher, November, 2018Doug McLean Aerodynamic Lift, Part 1: The Science The Physics teacher, November, 2018Doug McLean Aerodynamic Lift, Part 2: A comprehensive Physical Explanation The Physics teacher, November, 2018"There are many theories of how lift is generated. Unfortunately, many of the theories found in encyclopedias, on web sites, and even in some textbooks are incorrect, causing unnecessary confusion for students." NASA "Most of the texts present the Bernoulli formula without derivation, but also with very little explanation. When applied to the lift of an airfoil, the explanation and diagrams are almost always wrong. At least for an introductory course, lift on an airfoil should be explained simply in terms of Newton’s Third Law, with the thrust up being equal to the time rate of change of momentum of the air downwards." Cliff Swartz et al. Quibbles, Misunderstandings, and Egregious Mistakes – Survey of High-School Physics Texts THE PHYSICS TEACHER Vol. 37, May 1999 p. 300 "One explanation of how a wing . . gives lift is that as a result of the shape of the airfoil, the air flows faster over the top than it does over the bottom because it has farther to travel. Of course, with our thin-airfoil sails, the distance along the top is the same as along the bottom so this explanation of lift fails." The Aerodynamics of Sail Interaction by Arvel Gentry Proceedings of the Third AIAA Symposium on the Aero/Hydronautics of Sailing 1971 "An explanation frequently given is that the path along the upper side of the aerofoil is longer and the air thus has to be faster. This explanation is wrong." A comparison of explanations of the aerodynamic lifting force Klaus Weltner  Am. J. Phys. Vol.55 January 1, 1987"The lift on the body is simple...it's the reaction of the solid body to the turning of a moving fluid...Now why does the fluid turn the way that it does? That's where the complexity enters in because we are dealing with a fluid. ...The cause for the flow turning is the simultaneous conservation of mass, momentum (both linear and angular), and energy by the fluid. And it's confusing for a fluid because the mass can move and redistribute itself (unlike a solid), but can only do so in ways that conserve momentum (mass times velocity) and energy (mass times velocity squared)... A change in velocity in one direction can cause a change in velocity in a perpendicular direction in a fluid, which doesn't occur in solid mechanics... So exactly describing how the flow turns is a complex problem; too complex for most people to visualize. So we make up simplified "models". And when we simplify, we leave something out. So the model is flawed. Most of the arguments about lift generation come down to people finding the flaws in the various models, and so the arguments are usually very legitimate." Tom Benson of NASA's Glenn Research Center in an interview with AlphaTrainer.Com 

 په یو ایرفویل باندې د پورته وړونکې قوې ساده فزیکي توضیحات 
ایرفویل (ماهي ډوله) جوړښت هغه په کار راتلونکی شکل دی چې کولای شي په پام وړ توګه د مقاومت د قوې پر وړاندې د کشش قوه رامنځته کړي. یوه مسطحه تخته کولای شي پورته وړونکې قوه جوړه کړي خو نه د یو ساده ایرفویل په څېر چې په لوړه کچه د کشش قوه رامنځته کولای شي. ډېری ساده شوي توضیحات یو له دوه اساسي کړنلارو څخه تعقیب کوي چې یا هم د نیوټن د حرکت د قوانینو او یا هم د برنولي د اصل پر بنسټ دي.Clancy, L. J., Aerodynamics, Section 5.2"Both approaches are equally valid and equally correct, a concept that is central to the conclusion of this article." Charles N. Eastlake An Aerodynamicist’s View of Lift, Bernoulli, and Newton THE PHYSICS TEACHER Vol. 40, March 2002 Doug McLean Aerodynamic Lift, Part 2: A comprehensive Physical Explanation The Physics teacher, November, 2018

 د نیوټن د قوانینو او جریاني انحراف پر بنسټ توضېح 
یو ایرفویل په هوا کې د تېرېدو پر مهال لاندې خوا ته پورته وړونکې قوه رامنځته کوي. د نیوټن د دریم قانون پر بنسټ هوا باید په ایرفویل باندې پورته خوا ته مساوي او مخالفه قوه وارده کړي چې پورته وړونکې قوه بلل کېږي. "...the effect of the wing is to give the air stream a downward velocity component. The reaction force of the deflected air mass must then act on the wing to give it an equal and opposite upward component." In: Anderson and Eberhardt (2001)Langewiesche (1944)"When air flows over and under an airfoil inclined at a small angle to its direction, the air is turned from its course. Now, when a body is moving in a uniform speed in a straight line, it requires force to alter either its direction or speed. Therefore, the sails exert a force on the wind and, since action and reaction are equal and opposite, the wind exerts a force on the sails." In: 

ایرفویل ته د هوا د جریان په نږدې کېدو سره هغه په پورته خوا کې کږېږي خو له ایروفویل څخه په تېرېدو خپل جهت ته تغیر ورکوي او هغه مسیر تعقیب کوي چې د لاندې خوا ته کږېږي. د نیوټن د دویم قانون له مخې د جریان د جهت تغیر مخ پر ځوړ قوې ته اړتیا پېښوي هغه چې د ایرفویل له خوا په هوا واردېږي. وروسته د نیوټن دریم قانون له هوا غواړي څو مخ پر پورته قوه په ایرفویل وارده کړي؛ له همدې امله غبرګون ښوونکې پورته وړونکې قوه د جهت د تغیر پر خلاف رامنځته کېږي. د الوتکو د وزرو اړوند؛ وزرې په هوا باندې مخ پر ځوړ قوه او هوا هم په وزرو باندې پورته وړونکې قوه واردوي. "Lift is a force generated by turning a moving fluid... If the body is shaped, moved, or inclined in such a way as to produce a net deflection or turning of the flow, the local velocity is changed in magnitude, direction, or both. Changing the velocity creates a net force on the body." "Essentially, due to the presence of the wing (its shape and inclination to the incoming flow, the so-called angle of attack), the flow is given a downward deflection. It is Newton’s third law at work here, with the flow then exerting a reaction force on the wing in an upward direction, thus generating lift." Vassilis Spathopoulos – Flight Physics for Beginners: Simple Examples of Applying Newton’s Laws The Physics Teacher Vol. 49, September 2011 p. 373 "The main fact of all heavier-than-air flight is this: the wing keeps the airplane up by pushing the air down." In: Langewiesche – Stick and Rudder, p. 6"Birds and aircraft fly because they are constantly pushing air downwards: L = Δp/Δt where L= lift force, and Δp/Δt is the rate at which downward momentum is imparted to the airflow." Flight without Bernoulli Chris Waltham THE PHYSICS TEACHER Vol. 36, Nov. 1998 Clancy, L. J.; Aerodynamics, Pitman 1975, p. 76: "This lift force has its reaction in the downward momentum which is imparted to the air as it flows over the wing. Thus the lift of the wing is equal to the rate of transport of downward momentum of this air.""...if the air is to produce an upward force on the wing, the wing must produce a downward force on the air. Because under these circumstances air cannot sustain a force, it is deflected, or accelerated, downward. Newton's second law gives us the means for quantifying the lift force: Flift = m∆v/∆t = ∆(mv)/∆t. The lift force is equal to the time rate of change of momentum of the air." 

لاندنۍ خوا ته د جریان بدلون یوازې د ایرفویل د لاندنۍ سطحې پر مټ نه رامنځته کېږي بلکې د ایرفویل په پورتنۍ خوا باندې د هوا جریان لاندې خوا ته د راګرځېدو په چاره کې مهم رول ځانته ځانګړی کوي. "...when one considers the  downwash produced by a lifting airfoil, the upper surface contributes more flow turning than the lower surface." Incorrect Theory #2 Glenn Research Center NASA https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/wrong2.html" This happens to some extent on both the upper and lower surface of the airfoil, but it is much more pronounced on the forward portion of the upper surface, so the upper surface gets the credit for being the primary lift producer. " Charles N. Eastlake An Aerodynamicist’s View of Lift, Bernoulli, and Newton THE PHYSICS TEACHER Vol. 40, March 2002 PDF "The pressure reaches its minimum value around 5 to 15% chord after the leading edge. As a result, about half of the lift is generated in the first 1/4 chord region of the airfoil. Looking at all three angles of attack, we observe a similar pressure change after the leading edge. Additionally, in all three cases, the upper surface contributes more lift than the lower surface. As a result, it is critical to maintain a clean and rigid surface on the top of the wing. This is why most airplanes are cleared of any objects on the top of the wing." Airfoil Behavior: Pressure Distribution over a Clark Y-14 Wing David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University https://www.jove.com/v/10453/airfoil-behavior-pressure-distribution-over-a-clark-y-14-wing"There’s always a tremendous amount of focus on the upper portion of the wing, but the lower surface also contributes to lift." Bernoulli Or Newton: Who’s Right About Lift? David Ison Plane & Pilot Feb 2016Doug McLean Aerodynamic Lift, Part 2: A comprehensive Physical Explanation The Physics teacher, November, 2018

 سرچينې