→ כל המשחקים והשיעורים
טיסה במאדים
0 / 3
טיסה, שיעור 3 · לגילאי 12 ומעלה
3 משימות · 2 משחקים · ניסוי בבית · כ-50 דקות

אפשר לטוס כשהאוויר נעלם?

ב-19 באפריל 2021 רחפן קטן בשם אינג'נואיטי המריא על מאדים, באוויר דליל פי 60 מבבית. בשיעור הזה תבדוק את נוסחת העילוי עם מסוק נייר, תטיס את אינג'נואיטי, ותתכנן מטוס משלך.

מה צריך:חצי דף נייר, ושעון העצר שמובנה בעמוד.
תזכורת מהשיעור הקודם: עילוי = ½ × צפיפות × מהירות × מהירות × שטח כנף × מקדם. פחות אוויר פירושו פחות עילוי, אלא אם מפצים במהירות או בכנף גדולה.

כמה אוויר יש במטר מעוקב על מאדים, לעומת כדור הארץ?

1
ניסוי בבית · 20 דקות · חצי דף ושעון עצר

בודקים את הנוסחה עם מסוק נייר

נוסחה טובה מנבאת מראש. כשמסוק נייר צונח במהירות קבועה, העילוי שווה למשקל. אם נקטין את שטח הלהבים S, האוויר צריך לזרום מהר יותר כדי לתת אותו עילוי. לפי נוסחת העילוי, שטח קטן פי 2 נותן מהירות גדולה פי √2, כלומר בערך פי 1.4. זה אומר שזמן הנפילה יתקצר ל-71%. בוא נבדוק.

מאיפה בא ה-71%? נלך לאט

נקודת המוצא. כשהמסוק צונח במהירות קבועה, העילוי שווה למשקל. המשקל לא משתנה, אז גם העילוי צריך להישאר אותו דבר.

מקטינים את הכנף. בנוסחה יש S × v × v. אם S קטן פי 2, המכפלה נשמרת רק אם v × v גדל פי 2.

איזה מספר כפול עצמו נותן 2? קוראים לו שורש 2, ובערך הוא 1.4, כי 1.4 × 1.4 = 1.96. לכן המהירות גדלה בערך פי 1.4.

ממהירות לזמן. אותו מרחק במהירות גדולה פי 1.4 לוקח 1 ÷ 1.4 מהזמן, כלומר 0.71. זה ה-71%.

תורך: אם שטח הלהבים קטן פי 4, פי כמה תגדל המהירות?

  1. הכן מסוק נייר, כמו במשימה 8 במעבדה הקודמת: חתיכה של 5 על 15 ס"מ, קרע של 7 ס"מ, להב אחד אליך ואחד ממך, קיפול משקל בתחתית.
  2. בחר נקודה גבוהה וקבועה: יד מורמת, או על כיסא יציב עם מבוגר לידך. שחרר תמיד משם.
  3. מדוד 3 נפילות עם להבים של 7 ס"מ. לחץ על שעון העצר כשאתה משחרר, ושוב כשהמסוק נוגע ברצפה.
  4. קפל את קצה הלהבים פנימה כדי לקצר אותם ל-5 ס"מ, ומדוד 3 נפילות. אחר כך קצר ל-3.5 ס"מ ומדוד שוב. הנייר נשאר אותו נייר, אז המשקל לא משתנה.
0.00
אורך להב123ממוצע (שניות)הנוסחה מנבאת

מלא את השורה הראשונה, והנוסחה תנבא את השאר.

התוצאות לא בדיוק כמו הניבוי?

זה נורמלי ומעניין. התגובה של האצבע איטית בערך ב-0.2 שנייה, מסוק נייר מתחיל לאט, והנוסחה היא קירוב. אם הקו הכללי נכון (להבים קצרים נופלים מהר יותר, בערך ביחס שנובא), הנוסחה עברה את המבחן. ככה עובד מדע.

2
משחק · 10 דקות

הטס את אינג'נואיטי

רחפן אמיתי: 1.8 ק"ג, שני רוטורים של 1.2 מטר. להבים של רחפן הם כנפיים שמסתובבות, אז גם כאן עילוי גדל עם צפיפות האוויר ועם המהירות בריבוע. המשימה: הבא אותו לאזור הירוק והחזק אותו שם 3 שניות.

  1. סל"ד הוא סיבובים בדקה. גרור את המחוון לאט עד שהרחפן מתרומם.
  2. כשהוא עולה, הורד מעט כדי לא לעבור את האזור הירוק.
  3. כשהחזקת 3 שניות, המספר נרשם בטבלה. בחר מקום אחר ונסה שוב.

באיזה מקום הרוטור יצטרך להסתובב הכי מהר?

איפה טסים
שדה מוכןקצה הלהב: 0% ממהירות הקול
מקוםצפיפות אוויר (ק"ג/מ³)כבידה (מ/ש²)סל"ד ריחוף שמצאת

שים לב: ככל שהאוויר דליל יותר, צריך לסובב מהר יותר. על הירח אין אוויר בכלל.

3
המשחק הגדול · 15 דקות

תכנן מטוס, ואז הטס אותו

כאן הכול מתחבר. המשחק מחשב את הטיסה עם נוסחת העילוי האמיתית, 60 פעם בשנייה. תכנן מטוס, המרא לפני סוף המסלול, ועבור דרך שלוש הטבעות. אותו מטוס שעובד בבית לא בהכרח יעבוד במקום אחר. גם מנוע גדול לא תמיד יציל אותך.

  1. בחר מקום. התחל בכדור הארץ עם הערכים שכבר כתובים.
  2. לחץ המרא. מהירות ההמראה היא המהירות שבה העילוי משתווה למשקל. כשתגיע אליה, החזק "אף למעלה" רגע קצר.
  3. כוון לגובה של הטבעת הבאה. אם אתה עולה לאט, הרם את האף עוד קצת, אבל לא יותר מדי.
  4. במאדים המטוס לא ימריא עם הכנף הקטנה. נסה כנף של 50 מ² ומנוע של 800 ניוטון.
איפה טסים
במקלדת: חצים למעלה ולמטה
★
מבחן המהנדס

3 שאלות לתעודה

מהנדס
טיסה

תעודת מהנדס טיסה

 

למבוגר שמלווה