Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

6 frågor/svar hittade

Kraft-Rörelse [17324]

Fråga:
Hej! Jag kom faktiskt på den här frågan idag när jag höll på att städa hemma. Jag undrar hur man kan beskriva enklast varför; När man dammsuger en gardin; hur kommer det sig att utan någon fast, hård yta bakom gardinen så sugs den in i dammsugaren, men samtidigt om du lägger exempelvis din hand bakom gardinen så kan du enkelt dammsuga den utan att den sugs in. Detta är min fråga! Tack på förhand.
/Navid H, Lernia, Göteborg

Svar:
Navid! Intressant observation! Jag tror det måste vara samma effekt som duschdraperiet i fråga 64 : på grund av bernoullieffekten skapas ett undertryck bakom gardinen av luftströmmen mellan gardinen och din hand. Detta undertryck hindrar gardinen att sugas in av dammsugaren.
/Peter E

Nyckelord: bernoullieffekten [6];

*

Ljud-Ljus-Vågor [15790]

Fråga:
När ett fartyg går i havet finns det alltid en bogvinkel framför och vid fartyget. Varför är alltid bogvinkeln lika stor, helt oberoende av vilken hastighet fartyget håller?

Hur kan det vara att ett fartyg ligger lägre i havet när det går fortare genom ett grunt sund?
/Lars W, Sibbhult

Svar:
Bogvågen har alltså alltid en vinkel av 19.5 grader mot båtens färdriktning. Detta är oberoende av båtens hastighet. Fenomenet heter Kelvin wake på engelska. Förklaringen och härledningen av vinkeln är ganska komplicerad, se länk 1.

Den andra frågan handlar om den s.k. Squateffekten. I dokumentet under länk 2 står bland annat följande:

”Squateffekten” gör att ett fartygs djupgående ökar då bottendjupet under kölen minskar då fartyget gör fart genom vattnet eller ökar farten. Ett fartyg i rörelse pressar vattenmassan för om fartygskroppen åt sidorna respektive nedåt. Vattenmassan strömmar akteröver för att täppa till "hålet" efter fartyget. Om utrymmet är begränsat under fartyget i grunt vatten eller längs sidorna i en kanal (”bankeffekten”), måste vattenmassan passera med en högre hastighet. Detta gör att vattentrycket mot fartygskroppen minskar. Denna fysikaliska företeelse är allmänt känt som bernoullieffekten. Detta resulterar i att fartygets volymdeplacement ökar vilket gör att fartygskroppen ”sugs” nedåt. Squateffekten påverkar både fartygets djupgående och trim och är till storleken beroende på fartygets fart och aktuellt bottendjup. Ett antal olika formler används traditionellt för att teoretiskt beräkna storleken på Squat för vissa vanliga fartygstyper.

Tack Marcus E för tipset om svaret på den andra frågan!
/Peter E

Nyckelord: bernoullieffekten [6];

1 http://www.wikiwaves.org/Ship_Kelvin_Wake
2 http://swepos.lmv.lm.se/seminarium/GNSS-sem07/Fartygs_dynamiska_rorelser_inmatt_med_Natverks-RTK.pdf

*

Kraft-Rörelse [14763]

Fråga:
Varför skruvas en läderboll och en plastboll åt olika håll?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag har läst igenom forumet och hittat samma fråga som jag har men det fanns inget svar på frågan. Problemet är det här med att en läderboll som får en skruv medurs skruvas till vänster, och en plastboll som skruvas medurs skruvas till höger. Jag presenterade problemet för min lärare i fysik på LTH och han trodde mig först inte. (Vilket inte personen som gav svar i forumet gjorde heller) Men jag stod på mig varpå han verifierade problemet i verkligheten. Testet utfördes i en gymnasiksal där det inte fanns någon vind. Slutsatsen var att han kunde inte förklara problemet fysikaliskt! Kan du?
/Johan J, LTH, Malmö

Svar:
Hej Johan!

Nej, jag kan inte förklara problemet. Men jag tror inte heller att olika material skruvar åt olika håll. Tänk t.ex. på en golfboll och en pingisboll. Båda påverkas på samma sätt av underskruv - de påverkas av en kraft uppåt. Detta trots att de har helt olika ytor: golfbollen är knottrig vilket ger turbulent strömning och pingisbollen är slät vilket ger laminär strömning kring bollen. Dessutom finns det ju fotbollar både av plast och av läder, och jag tror en spelare skulle bli mycket förvånad om en ny boll skruvade åt fel håll .

Skruv och lyft hos roterande bollar förklaras av den s.k. Magnuseffekten som bygger på Bernoullis ekvation - högre hastighet hos luften ger lägre tryck (Bernoulli's_principle ). Se även Magnus_effect .

En helt annan effekt är skruvade kast i kricket, men där har man en asymmetri hos bollen och skruven är riktad i samma riktning som asymmetrin - en underskruvad kricketboll avviker i sidled i stället för i höjdled. Se Swing_bowling .

Se skruvad boll , golfboll och en artikel om fotbollsfysik under länk 1.

Tillägg januari 2017

Magnuseffekten är ett fysikaliskt fenomen som uppträder för roterande kroppar. Effekten innebär att en kropp som rör sig genom en fluid (en vätska eller en gas) samtidigt som den roterar accelereras vinkelrätt mot rörelseriktningen, det vill säga att rörelseriktningen "böjs av". Det är den fysikaliska kraft som gör att roterande bollar får så kallad skruv inom olika bollsporter, se Magnuseffekten och fråga 754 .

Video som visar och förklarar Magnuseffekten:

Jag kan inte, trots omfattande sökningar, hitta något väldokumenterat exempel på att materialet i bollen skulle ha någon betydelse. Strukturen på ytan påverkar storleken på Magnus-kraften (dimplarna på en golfboll ökar t.ex. effekten betydligt), men att ett alternativt material skulle ändra kraftens riktning låter inte sannolikt.

Enligt beskrivningen ovan är det plastbollen som uppför sig som väntat. En höger utsida roterar bollen medurs, vilket ger en avvikelse åt höger (den av golfaren fruktade slicen). Kan det vara så att en läderboll är lite asymmetrisk pga en söm (se cricketbollen ovan)? Problemet med denna förklaring är att skruven skulle bero på hur bollen placeras på marken.
/Peter E

Nyckelord: golfboll [13]; skruvad boll [9]; bernoullieffekten [6]; *idrottsfysik [41];

1 http://physicsworld.com/cws/article/print/1998/jun/01/the-physics-of-football

*

Blandat [12891]

Fråga:
Varför tvingas luften gå snabbare på ovansidan på en flygplansvinge?
/david g, svalebo, veberöd

Svar:
Frågan är mycket intressant, inte minst eftersom det förekommer många olika och tyvärr ofta felaktiga uppfattningar om exakt hur en flygplansvinge ”fungerar”! Lift_(force)#Description_of_lift_on_an_airfoil ger en mycket bra beskrivning av lyftkraften. Den innehåller även en bra bild av luftens hastighet på ovan- och undersidan av vingen, se nedanstående resonemang.

Som vi redan svarat (se t.ex. svaret till fråga 12127 ) så är den primära orsaken till lyftkraft att – så länge vingen har en viss vinkel i förhållande till den inkommande luftströmmen - luften rör sig snabbare på vingens ovansida än undertill, vilket resulterar i ett lägre lufttryck på ovansidan och därmed ett ”lyft”. Därtill kommer observationen att ju böjdare vingens ovansida är, desto större blir lyftkraften. Men, frågar man sig, VARFÖR strömmar luften snabbare på översidan? Och vilket kommer egentligen först – sänkningen av lufttrycket eller skillnaden i hastighet?

Låt oss alltså undersöka närmare vad som egentligen händer när man placerar en vinge i ett luftflöde med en viss hastighet! Till vår hjälp tar vi det mycket trevliga simuleringsprogrammet Foilsim - simulering av vinge , som låter oss utforska hur lyftkraft påverkas av en massa olika parametrar. Bilderna nedan är tagna från Foilsim, och visar luftströmningen runt den valda vingprofilen, och hur trycket och lufthastigheten varierar från framkanten till bakkanten.

Om vi tittar på hur luften rör sig runt vingprofilen ser vi att luftströmmen som lämnar bakkanten på vingen är riktad nedåt. Vi ser också att förhållandena på vingens ovan- och undersida skiljer sig kraftigt åt: på ovansidan är lufttrycket lägre än det omgivande atmosfärstrycket (markerat av mig med en liten röd pil) och lufthastigheten betydligt högre än flygplanets nominella hastighet gentemot lufthavet (också markerat med en röd pil), medan situationen på undersidan i stort sett är tvärtom – något högre tryck än atmosfären, och i regel mycket lägre lufthastighet.

Hur hänger allt detta ihop? Den ”klassiska” förklaringen är att eftersom luftströmmen i vingens bakkant ju ”tvingas” nedåt (som en konsekvens av vingens vinkel och vingprofilens utseende) kommer vingen att i motsvarande grad ”tvingas” uppåt - enligt Newtons sats hör ju till varje kraft en motriktad reaktionskraft. Hur påverkar detta trycket? Jo, återigen måste vi ha balans i systemet, denna gång gentemot den omgivande atmosfärens tryck. Den största skillnaden får vi nära framkanten, där luftströmmens riktning ändras kraftigast. På undersidan får vi en liten tryckökning, medan vi på ovansidan observerar en kraftig trycksänkning vid vingytan. (Längre bort från ytan blir effekten mindre.) Ju närmare vi kommer vingens bakkant, desto mindre blir tryckskillnaden gentemot atmosfären, och en kort bit bakom vingen är trycket återigen normalt.

Vi kan nu förstå skillnaden i luftströmningshastigheten på vingens olika sidor som en direkt följd av variationen i lufttryck. På undersidan orsakar den lilla tryckförhöjningen vid vingens framkant att lufthastigheten allra först minskar rejält, men allteftersom trycket närmar sig det normala på väg mot bakkanten jämnar hastigheten ut sig. På översidan, därimot, orsakar det låga trycket vid framkanten en kraftig acceleration av luftflödet där, och vi uppnår mycket snabbt en betydligt högre lufthastighet (vid vingytan) än flygplanets ”egenhastighet” genom luften. När vi närmar oss bakkanten bromsas dock luften av och hastigheten sjunker gradvis för att till sist, strax bakom vingen, återgå till den ”normala”.

En viktig sak att komma ihåg är att resonemanget ovan egentligen bara gäller om vi har så kallat ”laminärt” luftflöde – alltså att luften strömmar i ”skikt” i stället för i virvlar (”turbulent” flöde). Om flödet är laminärt kan man använda Bernoullis lag för att räkna ut precis hur lufthastighet och (förändringen av) lufttrycket hör ihop.

Pröva själv: Kör appletversionen av Foilsim - simulering av vinge (kräver att Java är installerat i bläddraren) och pröva själv vad som händer med lyftkraften när du ändrar förutsättningarna! Bland parametrarna man kan ändra hittar man: lufthastighet (”air speed”), flyghöjd (”altitude”), attackvinkeln (”angle”), genomsnittstjocklek (”thickness”), böjform (”camber”) och vingyta (”area”). Programmet kommer med ett antal ”lektioner” som går igenom diverse samband.

Fundera på: Varför spelar flyghöjden in? Vad händer om man böjer vingen åt ”fel håll”? Varför har flygplan som specialdesignas för aerobatikmanövrer nästan platta vingar?

Se även How Airplanes Work och länk 1 och 2.



/Margareta H/lpe

Nyckelord: flygplansvinge [7]; bernoullieffekten [6];

1 http://iopscience.iop.org/0031-9120/38/6/001
2 http://www.planeandpilotmag.com/component/zine/article/289.html

*

Kraft-Rörelse [12127]

Fråga:
Vilken är förklaringen till att flygplansvingen lyfter flygplanet? På vilket sätt är Bernoullis lag ofullständig i detta fallet?
/Fredrik W, Kattegattgymnasiet, Halmstad

Svar:
Detta är ganska knepigt att reda ut ordentligt. Det finns två effekter

1 Dels så strömmar luften snabbare relativt vingen på ovansidan (bernoulli-effekten ger lägre tryck)

2 Dels så finns det en liten vinkel mellan vingen och luften (luftströmmen trycker vingen uppåt)

Denna vinkel (som kallas anfallsvinkel, se länk 2 och Angle_of_attack ) är olika vid långsam flygning och snabb flygning.

Många flygplan använder vid landning s.k. klaffar (se Flap_(aircraft) och nedanstående figur from Wikimedia Commons). Dessa ger, när de riktas nedåt, dels en uppbromsning och dels ökad lyftkraft så att flygplanet kan flyga långsammare.

Man kan förstå att punkt 1 inte är hela sanningen eftersom de flesta flygplan faktiskt kan flyga upp-och-ner!

Det finns ett mycket trevligt simuleringsprogram: Foilsim - simulering av vinge . Där kan man bland annat ändra vingprofil och vinkel och se vad som händer med lufttrycket på vingens ovan- och undersida.

Se även snackset Flyg med Bernoulli och länk 1.



/Gunnar O/Peter E/Bengt Erik F

Nyckelord: flygplansvinge [7]; bernoullieffekten [6];

1 http://travel.howstuffworks.com/airplane.htm
2 http://science.howstuffworks.com/airplane12.htm

*

Blandat [64]

Fråga:
Varför åker duschdraperiet mot en, när man duschar??
/

Svar:
Mycket trevlig fråga. Vi är nog många som gjort denna iakttagelse. Denna fråga har lett till omfattande diskussioner och försök beroende på att det finns två olika förklaringar:

Den första går ut på att duschen drar med sig luften så att det blir en nedåtgående luftström längs draperiets insida. Man får då samma effekt som på en flygplansvinge: På ovansidan där luften strömmar snabbare där är trycket lägre (bernoullieffekten).

Pröva: Tag en tesked och håll lätt i den längst ut i skaftet. För in baksidan av skeden i en vattenstråle från en vanlig kran och känn hur skeden "dras in" i strålen.

Den andra förklaringen kan vi kalla för "skorstenseffekten". När Du duschar så uppvärms luften inne i duschen och denna varma luft stiger varvid trycket sjunker längst ned.

Pröva: Du kan testa teorierna själv genom att duscha med olika varmt (kallt) vatten!

Se vidare Bernoulli's_principle .

Bilden nedan (från Wikimedia Commons ) visar tydligt att trycket i den vänstra delen av röret är lägre eftersom luften där rör sig snabbare (röret är smalare). Apparaten kallas Venturirör och används för att mäta gasflöde. En liknande anordning används för att mäta flygplans hastighet, se Pitot_tube .



/GO/lpe

Nyckelord: duschdraperi [2]; bernoullieffekten [6]; *vardagsfysik [60];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.