Hybnost

Podívejme se trochu podrobněji na jeden z mnoha příkladů pohybu těles.

? Co se děje s letadlovou lodí při startu letadla z její paluby? Komentář

Pokus: Tuto situaci lze přiblížit pomocí jednoduchého modelu letadlové lodě. Z improvizované lodičky budeme vystřelovat pomocí gumy pingpongový míček nebo těžší kuličku jako letadlo. Podrobnosti

Z výsledku pokusu je vidět, že při startu letadla z paluby letadlové lodi by se loď měla rozjet na opačnou stranu, než vylétá letadlo. To umíte jistě všichni vysvětlit, vzpomenete-li si na jeden ze základních zákonů mechaniky – zákon zachování hybnosti.

         Celková hybnost soustavy lodě s letadlem je před startem nulová. Startuje-li letadlo například směrem od zádě k přídi lodě, má vektor jeho hybnosti tento směr a aby zůstala zachována původní nulová hybnost celé soustavy, musí se loď rozjet opačným směrem – dozadu.

? Jak velkou rychlostí se loď v reálném případě rozjede?

Americká letadlová loď Nimitz má výtlak 95 000 tun. Jakou rychlostí se loď rozjede při startu letounu F 14 o hmotnosti 30 tun z její paluby? Maximální vzletová rychlost letadla při opouštění paluby je přibližně 80 m.s^-1. Předpokládáme, že loď je před startem v klidu. Řešení

Pokud jste vyřešili předchozí úlohu, zjistili jste, že rychlost letadlové lodě způsobená startem letadla je velmi malá, což je dáno velkým rozdílem hmotností lodě a letadla. O této závislosti na hmotnosti jsme se mohli prakticky přesvědčit už při modelovém pokusu s loďkou a různě těžkými vystřelovanými kuličkami.

         V reálném případě se samozřejmě loď brzdí odporem okolní vody a takto malou rychlost zřejmě vůbec nezaregistrujeme. Start letadla z letadlové lodě se navíc provádí tak, že loď plave maximální rychlostí ve směru startu, aby se co nejvíce zvýšila rychlost letadla vzhledem k okolnímu vzduchu. To znamená, že rychlost lodě se pouze zpomalí o vypočtenou hodnotu.

         Asi vás také napadlo, že skutečná situace při startu letadla se dále komplikuje tím, že letadlo startuje z paluby zároveň se zažehnutými motory, aby bylo dosaženo co největší vzletové rychlosti. Je tedy otázkou, do jaké míry se na hybnosti letadla podílí katapult a do jaké motory a jak se tato skutečnost projeví na výsledném pohybu lodě.

Pokuste se upravit výsledek předchozí úlohy, jestliže na internetových stránkách (viz např. [15]) je možné najít tyto další upřesňující informace: Letadlo startuje z paluby lodě tak, že pomocí 100 m dlouhého katapultu dosáhne za dvě sekundy vzletové rychlosti přibližně 160 mil za hodinu. Letoun F 14 je vybaven dvěma proudovými motory, z nichž každý má maximální tah 120,7 kN.

         Určete také, do jaké míry se na vzletové rychlosti letadla podílí katapult a do jaké míry motory, a vypočítejte přetížení, kterému je vystaven pilot při startu. Řešení

? Co se stane v takovém případě?  Podrobnosti

Na obsah