שאלה 1

זהה לשאלה מתרגיל בית.

שאלה 2

bookhue

הכנף הנתונה

סעיף א’

לפי מקדם העילוי:

במקרה סימטרי, אנו יודעים כי , ולכן:

מאחר ו-:

מהגדרת מקדם העילוי, נסיק כי כוח העילוי ליחידת אורך הוא:

סעיף ב’

הכנף סימטרית, ולכן מקדם המומנט ברבע כנף הוא פשוט:

סעיף ג’

מאחר והמומנט ברבע מיתר מתאפס, נסיק ששם פועל מרכז כוח העילוי.

דג”ח על הכנף. הוא כוח הריאקציה בציר.

נדרוש שסך המומנטים סביב שפת ההתקפה ייתאפסו:

שאלה 3

זהה ל[[FLD1_010 ניתוק זרימה#תרגילים#שאלה 1|שאלה מתרגול]].

שאלה 4

bookhue

סכימת המערכת

סעיף א’

אם נגדיר את מערכת הצירים שלנו צמוד למרכז הבלון, לפי זרימה סביב גליל שדה הזרימה סביב הבלון יהיה:

כאשר התנאי שפה היחיד שהשתמשנו בו הוא תנאי אי-חדירה ב-.

סעיף ב’

נתון כי הזרימה אינרציאלית ואי-רוטציונית, כך שנוכל להשתמש במשוואת ברנולי בין כל שתי נקודות במרחב.
נבחר נקודה רחוקה מספיק, בגובה , כך שהלחץ בה הוא . כיוון שהיא רחוקה מספיק, נוכל גם להניח שהמהירות בה היא פשוט מהירות הזורם . הנקודה השנייה שנבחר תהיה נקודה כללית על שפת הבלון:

סעיף ג’

נמצא את סך הכוח שהלחצים מפעילים על הבלון:

הפונקציה אי-זוגית יחסית ל- בתחום , ולכן כל הביטויים הקבועים שמוכפלים ב- באינטגרנד מתאפסים. נישאר עם:

כלומר, קיבלנו שאין כוח גרר על הבלון:

סעיף ד’

במציאות, יהיה גרר על הבלון כי בשלב מסוים לאורך שכבת הגבול על הבלון, הזרם יתקדם בכיוון המנוגד לגרדיאנט הלחצים - הוא יזרום בכיוון בו הלחץ עולה. למקרה זה אנו קוראים ניתוק, והוא משנה לחלוטין את שדה הזרימה מנקודה זו הלאה.

סעיף ה’

bookhue

מידול הניתוק

מסעיף ב’ והנתונים החדשים:

באותו אופן כמו בסעיף ג’, נחשב את כוח הגרר, רק הפעם נפרק את האינטגרל:

ולכן:

סעיף ו’

דג”ח על הבלון

מעיקרון ארכימדס, גדלי כוח הציפה והכבידה הם:

בשיווי משקל, מתקיים:

ולכן זווית המיתר היא:

אנו יודעים ש- , ולכן:

שאלה 5

bookhue

סכימת הגשר

סעיף א’

לפי הגבול ההידרוסטטי, נדרוש ש:

סעיף ב’

לפי עיקרון ארכימדס:

במקרה שלנו:

כלומר, נפח הספינה שנמצא בתוך המים הוא . לפיכך, נפח המים שהוזזו כתוצאה מהספינה הוא גם .

סעיף ג’

מהידרוסטטיקה בכבידה, נסיק כי הלחץ כתוצאה מהמים על תחתית הגשר הוא (במקרה בלי הספינה):

במקרה עם הספינה:

בהנחה ונפח המים מאוד גדול (, השינוי בגובה המים זניח, כך שהספינה לא מוסיפה גודל משמעותי ללחץ על הגשר.

סעיף ד’

נחשב את שינוי הגובה של המים. אנו יודעים שנפח המים שהושפעו הוא:

נתון כי רוחב הבעיה (או עומק, לכיוון המסך) הוא , וגם האורך הכללי של שפת המים הוא . לכן, גובה המים השתנה ב:

כעת, מסעיף קודם, השינוי בלחץ הוא:

נציב את הביטוי שמצאנו ל-: