أعجبتني الحلقة الأولى من Savage Builds ، التي تبث الآن على قناة Discovery. إنه في الأساس عرض يتيح لآدم سافاج (من MythBusters) أن يفعل كل ما يريد. في هذه الحالة ، يحاول بناء بدلة الرجل الحديدي الحقيقية. المفسد التنبيه: انه ينجح في الغالب. يتم ذلك عن طريق طباعة قطع دروع الرجل الحديدي في التيتانيوم ثم إضافة البدلة النفاثة من Gravity Industries. نعم ، هناك بدلة الطيران الواقعية. ويستخدم العديد من المحركات النفاثة الصغيرة لتوفير ما يكفي من القوة البشرية ليطير بها. إليكم تحليلي السابق الذي ينظر إلى الطاقة اللازمة للطيران. (يمكنك مشاهدة الحلقة مجانًا ، على الأقل في الوقت الحالي.)
ولكن هل يمكن للإنسان العادي أن يطير هذا الشيء؟ يمكن. ربما فقط. لقد جربها آدم وبدأ في تعلم كيفية رفع هذه البدلة التي تعمل بالطاقة النفاثة ، لكنه لم يكن مستعدًا للطيران مع الصعوبة الإضافية المتمثلة في ارتداء درع الرجل الحديدي من التيتانيوم. بدلاً من ذلك ، كان ريتشارد براوننج (مؤسس شركة Gravity Industries) رائدًا في Iron Man. وكان التأثير البصري لرؤية الرجل الحديدي الفعلي الطيران ملحمة.
الآن لبعض الفيزياء. كيف يمكنك التحكم في بدلة الطيران هذه؟ تحتوي هذه البدلة على محرك نفاث رئيسي واحد على ظهر الطيار مع طائرتين أصغر على كل ذراع. هذا يعني أن الطيار يمكنه التحكم في البذلة عن طريق تغيير أوضاع الذراع فقط وليس حتى ضبط محرك الدفع النفاث. إنه تصميم رائع.
دعونا نرى كيف يمكنك وضع ذراعيك (لهذا اليوم عندما تكون الطيار) لحركات مختلفة.
  • الحوم والحركة الرأسية
عند البدء ، يقوم الطيار بإبعاد ذراعيه بزاوية. وهذا يعني أن هناك أساسا أربع قوى على الإنسان. هناك قوة الجاذبية الهبوطية والقوة التصاعدية (وزاوية خفيفة) من الطائرة الخلفية. وأخيرا ، هناك قوتان الزاوية من طائرات الذراع. فيما يلي رسم تخطيطي مبسط للقوة عندما تكون الدعوى في وضع التحويم (ثابت وخارج الأرض):


حسنا انتظر. قبل أن نتحدث عن هذه القوى ، دعنا نذهب إلى بعض الفيزياء الأساسية للغاية. أولاً ، هناك قوة الجاذبية. على الرسم البياني ، يظهر هذا كـ mg حيث m هي كتلة الذبابة البشرية و g هو مجال الجاذبية. على سطح الأرض ، تبلغ مساحة الجاذبية حوالي 9.8 نيوتن لكل كيلوغرام.
ولكن ماذا تفعل القوات حتى؟ تقول العلاقة الأساسية لحركة القوة أن إجمالي قوة المتجه (القوة الصافية) على كائن يتناسب مع تسارع الكائن. هذا يعني أنه لكي يحوم الطيار في مكانه ، يجب أن تكون القوة الكلية صفراً. إذا كانت القوة الصافية في الاتجاه التصاعدي ، فسوف يتسارع الإنسان نحو الأعلى.
بما أننا نحتاج إلى net net ، فلنكتب net force كالمعادلات التالية:


  • هناك بعض الملاحظات المهمة لهذه المعادلة.
تعني "الأسهم" على المتغيرات أنها متجهات. المتجهات هي متغيرات تحتوي على أكثر من معلومة واحدة. إذا كنت تريد التفكير في هذين الجزءين من المتغير كـ "حجم" و "اتجاه" ، فهذا ليس سيئًا للغاية. ولكن من المهم حقًا أن تكون هذه الكميات ناقلات.
لماذا ملغ إيجابية وليست سلبية؟ آها! هذا خطأ شائع للطالب أراه. يتم توجيه اتجاه المتجه لحقل الجاذبية (g). هذا بالفعل في المتغير. لا تحتاج إلى إضافة سلبي آخر إليها - من شأنه أن يفسد كل المعادلات.
WOAH! القوة النفاثة "اليسرى" على يمين الطيار! لا ، في المخطط الخاص بي ، يواجه الطيار الشاشة. الطيار ليس إلى الوراء ، أنت إلى الوراء.
ما هيك هو السهم فوق الصفر؟ هذا هو ناقل الصفر. الأمر مختلف عن الصفر العادي. الصفر المتجه هو قوة الصفر نيوتن في جميع الاتجاهات. يحتوي على مكون x صفري ، مكون y صفري ، ومكون z صفري. ثق بي - المتجه صفر مهم. معظم الكتب المدرسية التمهيدية فقط تجنب هذا.
ولكن إذا لم تقم بتغيير الاتجاه النفاث ، فكيف يمكنك الانتقال من التحويم إلى التسارع للأعلى؟ المفتاح هو زاوية دفع الأسلحة النفاثة. دعنا نقول الطيار في وضع التحويم. هذا يعني أن القوة الصافية في الاتجاه y يجب أن تكون صفراً. ملاحظة: عندما نتحدث فقط عن مكونات القوى ، فهي أحادية البعد وبالتالي ليست متجهات. لذلك ، لهذا التحوم لدينا 4 قوى في الاتجاه y. هناك التوجه الخلفي والجاذبية - ولكن بعد ذلك هناك عنصر القوة الرأسية من نفاثتي الذراع. اسمحوا لي أن أرسم واحدة فقط من هذه الطائرات الذراع.


يمكن تقسيم أي قوة متجهة إلى قوى منفصلة. من المفيد تقسيم قوة إلى جزء يشير إلى اتجاه x وجزء في اتجاه y. (كما يمكنك القيام بالاتجاه z نظرًا لأن الحياة الحقيقية تكون ثلاثية الأبعاد.) نظرًا لأن x و y عموديتان على بعضهما البعض ، فإن هذه المكونات تشكل جوانب مثلث قائم. هذا يعني أنه يمكنك العثور على حجم هذه القوى المكونة عن طريق استخدام أشياء علم المثلثات التي تعلمتها في المرحلة المتوسطة. تعتمد المكونات x و y على القوة على زاوية دفع المحرك النفاث.
صفقة كبيرة ، أليس كذلك؟ نعم ، إنها مشكلة كبيرة. الآن يمكنك أن ترى كيفية تسريع التصاعدي. سوف تحتاج إلى مزيد من التوجه الرأسي. بدون تغيير دواسة الوقود النفاثة ، يمكنك فقط سحب ذراعيك في مكان أقرب إلى جسمك. سيؤدي القيام بذلك إلى إنتاج زاوية قوة أصغر (θ في الرسم البياني أعلاه) لإنتاج عنصر ص أكبر من القوة. الآن ستكون هناك قوة صعودية صافية وسوف تتسارع.
هذه الحركة الذراع أيضا تغيير الاتجاه في الاتجاه العاشر. إنه يقلل ذلك. لكن هذا جيد لأن لديك سلاحين. كلا المحركين النفاثين على الأسلحة ينتجان قوى في اتجاه x. لكن هذه القوات تلغي لأنها في اتجاهين متعاكسين. طالما أنك تفعل الشيء نفسه بكلتا الذراعين ، فأنت بخير.
  • للمضي قدما
لا أحد يريد فقط تحوم. إذا كنت الرجل الحديدي ، فأنت تريد دائمًا أن تطير وتذهب إلى أماكن ، أليس كذلك؟ للتقدم للأمام ، تحتاج إلى توجيه يديك نحو الخلف - قليلاً فقط. اعتمادًا على زاوية الطائرة الخلفية ، قد تكون قادرًا على توجيه ذراعيك إلى الأسفل مباشرة. فيما يلي رسم تخطيطي ينظر من جانب الرجل الحديدي الطائر:


لاحظ أن هناك الآن مكونًا متقدمًا للقوة من الطائرة الخلفية. إذا لم تدفع الأسلحة النفاثة إلى الوراء ، فإن هذا المكون x من القوة للطائرة الخلفية سيكون القوة الوحيدة التي تدفع إلى الأمام. سوف الطيار ثم تسريع. إذا لم تكن هناك قوى أخرى ، فسيستمر الإنسان الطائر في الزيادة في هذا الموقف. مرة واحدة في السرعة المطلوبة كنت وضعت ذراعيك مرة أخرى إلى نفس الموقف مثل تحوم. تذكر أنك لا تحتاج إلى قوة صافية أثناء الحركة بسرعة ثابتة ، بل تحتاج فقط إلى تسريعها. حسنًا ، إذا كانت هناك قوة سحب هواء كبيرة تعمل عليك ، فسيؤدي ذلك إلى تغيير قواتك قليلاً. أنا مجرد تخمين أنك لن تطير بسرعة فائقة في محاولتك الأولى.
أوه ، قد تضطر إلى ضبط ذراعيك خلال هذا التسارع. من خلال تحريك ذراعيك والعودة إلى الأمام ، يمكنك تغيير القوى العمودية. لا تقلق ، فقط اسحب ذراعيك أقرب إلى جسمك لإعطاء قوة نفاثة أكبر للذراع للتعويض.
ماذا عن الدوران والتحرك جنبًا إلى جنب؟ حركة جانبية هي نفسها على النحو الوارد أعلاه. أنت فقط تريد أن تسارع قوة صافية في هذا الاتجاه. عندما تكون مستعدًا للتوقف ، ستحتاج إلى وجود قوة خلفية صافية لإبطاء نفسك.
للدوران ، ستحتاج أيضًا إلى التفكير في عزم الدوران الصافي على الطيار - حيث يكون عزم الدوران يشبه إلى حد ما قوة الدوران. ولكن لا تقفز كثيرا إلى الأمام. فقط اجعلها أساسية في الوقت الحالي. بمجرد إتقان التحويم ، يمكننا التحدث عن عزم الدوران والتناوب.
Share To:

Mohamed Hassan

Post A Comment:

0 comments so far,add yours