» «
אווירודינמיות
מה זו אווירודינמיות?



אווירודינמיות (Aerodynamics), או אירודינמיות, היא תכונה שמאפשרת לגוף נייד, כמו מטוס או מכונית, ציפור או דג, להתגבר על התנגדות האוויר, בעת התנועה.

אווירודינמיות מאפשרת לרוב תודות לצורה מעוגלת בקצה האחד של הגוף ומחודדת בקצה האחר. תורם לה גם שטח הפנים החלק והאחיד שלו, שמזכיר צורה של טיפה.

את תכונת האווירודינמיות ניתן למצוא בטבע בצורתם של ציפורים ודגים. היא אומצה בהנדסה המודרנית לגופים נעים, כמו מטוסים, מכוניות, צוללות וכדומה.


הנה הסבר מתורגם על האווירודינמיות שמקנה למטוס את יכולת הטיסה:

https://youtu.be/Gg0TXNXgz-w


כך מטוסים טסים בזכותה:

https://youtu.be/YyeX6ArxCYI


גם מכוניות מרוץ ובכלל מתוכננות עם אווירודינמיות:

https://youtu.be/TKH1DyV9vNU


וסרטון הסבר ארוך:

https://youtu.be/5ltjFEei3AI?long=yes
טיסה
איך מטוסים טסים ולא נופלים?



עקרונות אווירודינמיים שונים עובדים כדי לאפשר למטוס להישאר באוויר. נהוג לומר שכוח העילוי הוא שמחזיק את המטוס באוויר, אבל יש ויכוחים לגבי איך הדברים עובדים בדיוק. בכל מקרה ניתן לומר שצורתה של כנף המטוס תורמת לכוח העילוי, יהיה אשר יהיה ההסבר לאופן שבו הוא פועל.

הסבר אחד של כוח העילוי הפועל על כלי טיס הוא שהחלק הקדמי של כנף המטוס מפצל את האוויר לשניים. עד שהאוויר ייפגש שוב, בחלק האחורי של הכנף, יווצרו הבדלי לחץ אוויר בין האוויר שמעל וזה שמתחת לכנף. הפרשי לחץ אלו הם הגורמים להיווצרות כוח עילוי. הוא שמחזיק את המטוס באוויר.

יש הסבר שנאחז בעיקרון ברנולי כדי לומר שמהירות הגבוהה של האוויר שמעל לכנף גורמת לירידת לחץ האוויר שם ולהיווצרות של כוח עילוי המחזיק את המטוס.

חוקרים אחרים גורסים שמה שגורם למעשה למטוס להישאר באוויר ולא ליפול הוא "אפקט קואנדה". אפקט זה מצביע על הנטייה של האוויר (כמו גם מים) להיצמד לפני השטח של כל משטח שהוא זורם על פניו. כך דוחף לדבריהם הקימור של כנף המטוס, את האוויר כלפי מטה ובזכות הדחיפה הנגדית של האוויר בחזרה את הכנף, מחזיקות הכנפיים את המטוס באוויר.

יש עוד הסברים אבל נעצור כאן הפעם.


הנה הסבר מתורגם על האווירודינמיות שמקנה למטוס את יכולת הטיסה:

https://youtu.be/Gg0TXNXgz-w


כוח העילוי מסייע להחזיק את המטוס באוויר:

https://youtu.be/MvFKUiW8-tY


והנה הסבר על כוח העילוי שמסביר איך המטוס נשאר באוויר:

https://youtu.be/uJKv5yfecHY
כוח עילוי
מהו כוח העילוי?



כוח העילוי (Lift) הוא כוח שמחזיק את המטוס באוויר. ידוע שצורתה של כנף המטוס תורמת לכוח העילוי, אך לגבי שיטת הפעולה של כוח העילוי יש סברות והסברים שונים.

הסבר אחד לכוח העילוי שפועל על כלי טיס הוא שחלקה הקדמי של כנף המטוס מפצל את האוויר לשניים. הבדלי לחץ-האוויר שבין האוויר שמעל לכנף וזה שמתחתיה, הם הגורמים להיווצרותו של כוח העילוי ולהחזקתו של המטוס באוויר.

הסבר אחר נאחז בעיקרון ברנולי. לפי השערה זו המהירות הגבוהה של האוויר שמעל לכנף היא שגורמת לירידת לחץ האוויר מעל הכנף ובכך יוצרת את של כוח העילוי שבזכותו המטוס נשאר באוויר.

הסבר שלישי טוען שמה שמשאיר את המטוס באוויר, מבלי ליפול, הוא "אפקט קואנדה". לפי "אפקט קואנדה" האוויר, כמו המים, נצמד לפני השטח של כל משטח שהוא זורם על פניו. כך דוחף הקימור של כנף המטוס, את האוויר כלפי מטה ובזכות הדחיפה הנגדית של האוויר את הכנף, מחזיקות הכנפיים את המטוס באוויר, מבלי שייפול.

וזה לא רק כוח העילוי שפועל על המטוס. כוח הכבידה מושך אותו למטה וכוח העילוי - למעלה. כוח הגרר דוחף אותו כנגד כיוון הטיסה ומקטין את מהירותו של המטוס.

אבל יהיה אשר יהיה ההסבר המדויק לאופן שבו הוא פועל, כוח העילוי הוא הגורם החשוב שמאפשר למטוסים לא ליפול ולציפורים לנדוד למרחקים של אלפי קילומטרים.


הנה הסבר על כוח העילוי שמסביר איך המטוס נשאר באוויר:

https://youtu.be/uJKv5yfecHY


הנה כוח העילוי בהדגמה יפה לתלמידים:

http://youtu.be/cQIvbO5MpQY


מבנה הכנף המותאם לכח העילוי מרים את המטוס למעלה:

http://youtu.be/uUMlnIwo2Qo?t=1m05s


כך הוא מחזיק את המטוס באוויר:

https://youtu.be/MvFKUiW8-tY


וכך ציפורים נעזרות בכוח העילוי כדי לנדוד למרחקים:

http://youtu.be/5dk9m2zgngM
ביומימיקרי
מהו הביומימיקרי?



בשנים האחרונות לומדים המדענים והמהנדסים שבניגוד לנסיון להמציא בעצמנו פתרונות לכל הבעיות של האדם, יתכן שעלינו פשוט להביט מסביב. במילים אחרות, אנו מוקפים בפתרונות לבעיות שונות, שמישהו כבר מצא בעבר. אגב, המישהו הזה הוא ממש לא האדם - הוא האבולוציה!

דוגמאות? - הפתרונות של הטבע נמצאים מסביבנו. מצמחים או עלים ניתן ללמוד כיצד לשפר את מערכות הפצת המים שאנו בונים. מחקר של דגים מעופפים ושפיריות יכולים לסייע לשיפור האווירודינמיות של כלי תעופה ורכב, מצמחי מים ניתן ללמוד כיצד ליצור בדים אטומים למים וכך הלאה. אבל בתגית "ביומימיקרי" תוכלו לראות עוד דוגמאות רבות למוצרים שנולדו מתצפית ולמידה של הטבע.

ביומימיקרי (Biomimicry) או ביומימטיקה, הם שמות שונים לתחום דעת אחד וחדש, העוסק בחיקוי של הפתרונות שבטבע. פתרונות כאלה יכולים לסייע לתכנון ופיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות. הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה, אתם יודעים...

בשנים האחרונות חיקוי הטבע שולט. הביומימיקרי, או בשמו הנוסף "ביומימטיקה", הוא תחום חדש שמתפתח במהירות בעולם האקדמי והעסקי. רבים רואים בו מנוע חדשנות ובסיס אפשרי להתקדמות טכנולוגית ומדעית עצומה. גם עולם החינוך מוצא טעם רב בהנחיית תלמידים לצפות בטבע ולחשוב מה ניתן ללמוד ממנו, לפתרון בעיות אנושיות.

הנחת היסוד הביומימיקרית היא שלמרבית הבעיות שבהן נתקל המין האנושי ישנם פתרונות שכבר ניתנות בטבע. ככל שייווצר שילוב בין הידע האנושי לבין הפתרונות שנוצרו במהלך האבולוציה בטבע, ניתן יהיה למצוא פתרונות חדשניים לבעיות לא פשוטות. חלקן מלווה את האדם כבר עשרות אלפי שנים ויתכן שאימוץ גישת הביומימיקרי הייתה יכולה כבר מזמן לייצר פתרונות. בכל מקרה, ברור שפתרונות כאלה יוכלו גם להיות ברי-קיימא ולשמור על הסביבה, המשאבים והמערכות האקולוגיות שמסביבנו, טוב יותר.

אגב, המושג "ביומימיקרי" בא מהמשמעות של "חיקוי החיים". "ביו" פירושו "חיים" ו"מימיקרי" נגזר מהמילה "מימזיס" שטבע אריסטו והמשמעות שלה "חיקוי".


הנה עולם הביומימיקרי (עברית):

https://youtu.be/4vcMLcNFKn0


סיפורו של התחום (מתורגם):

https://youtu.be/iMtXqTmfta0


הסבר של מדען ודוגמאות לפיתוחי ביומימיקריה:

https://youtu.be/pYqLseKuHq4


וכך מסייעת הביומימיקרי לשיפור מערכות צנרת וביוב:

https://youtu.be/FBUpnG1G4yQ


כך לומדים מזחל את התנועה הנכונה למערכות מלאכותיות:

https://youtu.be/lCRD2DMRaMQ


מצגת וידאו של תלמיד על המכונית של מרצדס שנעשתה בלימוד מדג הקופסינון:

https://youtu.be/SQtRVADmHZ4


והנה סרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה:

https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes

אווירודינמיקה

רקטות
איך רקטות טסות?



הרקטה (Rocket) היא מעין גליל שמשוגר, בעזרת משגר רקטות, למרחקים קצרים של עד 250 מטרים. הרקטה משוגרת ומונעת בעזרת מנוע רקטי שנמצא בחלקה האחורי של הרקטה ודוחף אותה קדימה. בניגוד לטיל, שהוא מיועד גם למרחקים אדירים, פגיעות הרקטה אינן מדויקות והיא אינה מצויידת במערכת הנחיה, שמאפשרת לכוון אותה למטרה נקודתית. לכן נוהגים לשגר רקטות רבות בבת אחת לעבר המטרה ובכך להגדיל את הסיכוי לפגיעה.

המנוע הרקטי הוא שמבדיל את הרקטה מהפגז למשל. שניהם אמנם נורים ונעים בזכות כוח הדחף, אך בעוד שבפגז פועל הכוח רק כשהוא נמצא בקנה המשגר שלו (התותח), והוא נע בזכות המהירות הראשונית שפיתח, ברקטה פועל כוח הדחף גם לאחר השיגור, בשלב הראשון של התעופה שלה.


הנה סרטון מטיל שממריא אל החלל:

https://youtu.be/zyq5eN9C4Cc


סוללות טילים יורות בצבא הרוסי:

https://youtu.be/Ww990nC8298


ואם תרצו לעשות ניסוי - כך בונים רקטה קטנה:

https://youtu.be/crUuk7qF5_U


כך נשלחות וחוזרות מהחלל רקטות מודרניות לשימוש חוזר שמשגרות לחלל לוויין וחוזרות לכדור הארץ:

http://youtu.be/tfXa-zItqjU


וסרט תיעודי על טיל הטומהוק שפוגע בדיוק של 10 מטרים, מטווח של אלפיים קילומטרים ויותר:

https://youtu.be/AD8Kr0f1tEY?long=yes


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.