Потисок

Потисок е реакциска сила квантитативно опишана со Вториот и третиот Њутнов закон. Кога систем исфрла или забрзува маса во една насока, забрзаната маса ќе предизвика сила со еднаква магнитуда, но спротивна насока на тој систем. Силата што се применува на површина во насока вертикална или нормална на површината е наречена потисок. Силата, а со тоа и потисокот, според Меѓународниот систем на единици (SI) се мерат во њутни (симбол: N) и потисокот ја претставува потребната сила за забрзување на маса од 1 килограм со брзина од 1 метар во секунда за секунда.
Во машинското инженерство, силата ортогонална на главниот товар се нарекува потисок.
1 Примери
Летало со неподвижни крила создава потисок напред кога воздухот се движи во спротивна насока на летот. Ова може да се изведе на повеќе начини: со перките на пропелер или со вентилатор кој го турка воздухот надвор од задниот дел на млазен мотор, или со исфрлање на гасовите од ракетен мотор. Потисокот нанапред е пропорционален на масата на воздушниот проток помножен со разликата на брзината на воздушниот проток. Обратен потисок може да се создаде за да помогне при кочењето по слетувањето со користење на реверсер на потисок на млазен мотор. Леталата со вртежни крила и V/STOL леталата го користат потисокот на моторот за да ја поддржат тежината на леталата. Векторскиот збир од потисок нанапред и наназад ја дава брзината на леталото.
Моторен чамец создава потисок кога пропелерите се свртени да ја забрзуваат водата наназад (или нанапред). Резултантниот потисок го турка чамецот во спротивната насока од збирот на промената на импулсот во водата која минува низ пропелерот.
Ракета се движи напред со сила на потисокот која е еднаква по магнитуда, но спротивна во насока, до временски интервал од промената на импулсот од издувниот гас забрзан од комората за согорување низ млазницата на ракетниот мотор. Ова е издувната брзина во однос на ракетата, помножена со временскиот интервал кога масата е исфрлена, или во математички поглед:
:<math>\mathbf{T}=\mathbf{v}\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}</math>
каде T е создадениот потисок (сила), <math>\frac {\mathrm{d}m} {\mathrm{d}t}</math> е брзина на промена на масата во однос на времето (проток на маса на издувните гасови) и v е брзината на издувните гасови измерени во однос на ракетата.
За вертикално лансирање на ракета, почетниот потисок мора да биде поголем од тежината на ракетата.
2 Концепти
2.1 Потисок до моќ
Потребната моќност за да се создаде потисок и силата на потисокот можат да бидат поврзани на нелинеарен начин. Генерално <math>\mathbf{P}^2 \propto \mathbf{T}^3</math>. Пропорционалната константа варира и може да се реши за рамномерен проток:
:<math>\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t} = \rho A {v}</math>:<math>\mathbf{T} = \frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t} {v}, \mathbf{P} = \frac{1}{2} \frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t} {v}^2</math>:<math>\mathbf{T} = \rho A {v}^2, \mathbf{P} = \frac{1}{2} \rho A {v}^3</math>:<math>\mathbf{P}^2 = \frac{\mathbf{T}^3}{4 \rho A}</math>
Имајте на ум дека овие пресметки се точни само кога дојдовниот воздух е забрзан од состојба на мирување - пример кога лебди.
Обратно на пропорционалната константа, „ефикасноста“ на инаку-совршениот потиснувач, е пропорционална на површината на пресекот од движењето на пропелираниот волумен на флуидот (<math>A</math>) и густината на флуидот(<math>\rho</math>). Ова помага во објаснувањето зошто движењето низ вода е полесно и зошто воздушните летала имаат многу поголеми пропелери отколку водните возила.
2.2 Потисок до пропулзивна моќ
Многу често прашање е како да се направи споредба меѓу големината на потисокот на млазниот мотор со големината на моќта од клипен мотор. Ова е тешко за споредување, затоа што овие величини не се исти. Клипниот мотор сам по себе не го движи леталото (пропелерот го прави тоа), па клиповите на моторите се обично рангирани според тоа колку моќ му испорачуваат на пропелерот. Освен од измените во температурата и воздушниот притисок, оваа величина во основа зависи од регулирањето на гасот.
Млазниот мотор нема пропелер, па пропулзивната моќ од млазниот мотор е определена од неговиот потисок. Така, моќта е потребната сила (F) да се помести нешто на некоја дистанца (d), поделена со времето (t) потребно да се помине таа дистанца::<math>\mathbf{P}=\mathbf{F}\frac{d}{t}</math>
Ако се работи за ракета или млазно летало, силата е точно потисокот (Т) произведен од моторот. Ако ракетата или леталото се движи со константна брзина, тогаш дистанцата поделена со времето е брзина, па моќта е потисокот помножен со брзината::<math>\mathbf{P}=\mathbf{T}{v}</math>
Оваа формула изгледа многу изненадувачка, но е точна: пропулзивната моќ на млазниот мотор се зголемува со зголемувањето на брзината. Ако брзината е нула, тогаш и пропулзивната моќ е нула. Спореди го тоа со клипот на моторот. Комбинацијата клипен мотор - пропелер, исто така има пропулзивна моќ со истата формула, и исто така ако брзината е нула, пропулзивната моќ би била нула, но тоа важи за комбинацијата клипен мотор - пропелер. Самиот мотор ќе продолжи да ја произведува својата моќ со константна вредност, без разлика дали леталото се движи или не.
Сега, замисли дека силниот ланец е скршен и млазното летало и леталото со клипен мотор почнуваат да се движат. При мала брзина:
Клипниот мотор ќе има постојана 100% моќ, а потисокот на пропелерот ќе варира со брзината.
Млазниот мотор ќе има постојан 100% потисок, а моќта на моторот ќе варира со брзината.
2.3 Центар на потисок
Центар на потисокот за еден објект е средната точка во која може да се смета дека делува тоталниот потисок. Таа може да се разликува од центарот на гравитација.