- BERNOULLI vs COANDA

Κάθε μαθητής Λυκείου γνωρίζει, ότι η αιτία που η πτέρυγα ενός αεροπλάνου δημιουργεί άντωση ώστε το αεροπλάνο να πετάει, είναι η αρχή του Bernoulli.

Θυμίζουμε ότι σύμφωνα με την αρχή αυτή, όταν ο αέρας συναντά μια πτέρυγα που κινείται, χωρίζεται σε ένα τμήμα που περνά από το επάνω μέρος της και ένα που περνά από κάτω.

Οι «βρώμικες» εξατμίσεις σ’ αυτό αεροπλάνο δίνουν μια θαυμάσια ευκαιρία να δούμε τη ροή του αέρα πάνω από την πτέρυγα.

Eπειδή όμως η τυπική πτέρυγα έχει μεγαλύτερη καμπυλότητα στο επάνω τμήμα της παρά στο κάτω, ο αέρας στο επάνω μέρος κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα, που σημαίνει (σύμφωνα με την παραπάνω αρχή) ότι στην επάνω επιφάνεια θα επικρατεί χαμηλότερη ατμοσφαιρική πίεση απ’ ότι από κάτω, άρα δημιουργείται ΑΝΤΩΣΗ επάνω στο φτερό.

Σύμφωνοι?

Ωραία, τότε όμως πώς εξηγείται ότι πολλά αεροπλάνα μπορούν να πετούν και ανάποδα, άλλα (τα ακροβατικά) έχουν ΤΕΛΕΙΩΣ συμμετρικές πτέρυγες, ενώ πολλά υπερελαφρά έχουν υφασμάτινη πτέρυγα με ΜΙΑ μόνο καμπύλη, δηλαδή χωρίς καθόλου πάχος?

Η κλασική εξήγηση της δημιουργίας άντωσης στην πτέρυγα, σύμφωνα με την αρχή του Bernoulli.

Μάλιστα, κάποιοι περίεργοι κάθησαν και υπολόγισαν τη δύναμη της άντωσης πάνω στην πτέρυγα όπως προκύπτει από την αρχή του Bernoulli, και είδαν ότι η τιμή που προέκυπτε ήταν σαφώς ανεπαρκής για πτήση!

Τι συμβαίνει?

Κάτι που είχε παρατηρήσει ο Ρουμάνος εφευρέτης COANDA νωρίς στον 20^ο αιώνα.

Για να εξηγήσουμε τί ακριβώς παρατήρησε, κάντε ένα πολύ απλό πείραμα, αν δεν το γνωρίζετε ήδη.

Πάρτε ένα κουταλάκι, και κρατώντας το ελαφρά από την άκρη της λαβής του, πλησιάστε το στη ροή του νερού μιας βρύσης, με τρόπο ώστε το νερό να «γλύφει» την κυρτή (πίσω) επιφάνεια του κουταλιού.

Θα δείτε (ενδεχομένως με έκπληξη) ότι η ροή του νερού «έλκει» το κουτάλι προς το μέρος της.

Αυτό συμβαίνει επειδή η ροή του νερού εξαιτίας «συνάφειας» με την επιφάνεια του κουταλιού, ακολουθεί την καμπύλη του, οπότε τη στιγμή που εγκαταλείπει το χείλος του κινείται ήδη εφαπτομενικά με το «χείλος εκφυγής» του.

Τα υπόλοιπα τα αναλαμβάνει ο γνωστός νόμος του Νεύτωνα για τη Δράση – Αντίδραση.

Το πείραμα με το κουταλάκι στη ροή του νερού. Η εκτροπή του νερού προς τα δεξιά, ωθεί το κουταλάκι προς τ’ αριστερά.

Με τελείως αντίστοιχο τρόπο, μια πτέρυγα εξαιτίας του σχήματός της κατευθύνει τη ροή του αέρα που την εγκαταλείπει ελαφρά προς τα κάτω, και τελικά είναι αυτή η συνιστώσα την προς τα κάτω κίνησης του αέρα που δημιουργεί σαν αντίδραση την άντωση της πτέρυγας.

Αυτή η εξήγηση καλύπτει ΟΛΕΣ τις περίεργες περιπτώσεις που προαναφέραμε, καθώς η γωνία του αεροπλάνου, άρα και της πτέρυγάς του κατά την πτήση (ίσια ή ανάποδα), προκαλεί πάντα μια μικρή επιτάχυνση του αέρα προς τα κάτω.

Το φαινόμενο Coanda είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό στην κάμψη της ροής του αέρα σε μεγάλες γωνίες.

Με τον ίδιο τρόπο δουλεύουν τα πανιά των ιστοφόρων στα όρτσα (εκεί η άντωση είναι οριζόντια), και οι πτέρυγες στα αυτοκίνητα της F1 (εκεί η άντωση είναι ανάποδα).

Και θα αναρωτηθείτε, μα σε τίποτα τελικά δεν χρησιμεύει αυτή η περίφημη αρχή του Bernoulli?

Φυσικά και χρησιμεύει, είναι αυτή που κάνει τον αέρα να «κολλάει» στην καμπύλη επιφάνεια μιας πτέρυγας και να την ακολουθεί μέχρι να την εγκαταλήψει, οπότε εκεί αναλαμβάνει η αρχή του Coanda!

Τελικά δεν είναι Bernoulli vs Coanda, είναι μάλλον Bernoulli + Coanda!

                                                                                    Γ. Μεταξάς