lindbergh

Idag har fysikläraren i mig vaknat. Inför den eventuella flygningen i morgon läser jag återigen om snygga svängar. I boken står det att "under sväng ska lyftkraften kompensera både tyngdkraften och centrifugalkraften, varför lyftkraften måste vara större än vid flygning rakt fram."

Visst, det mesta är rätt, men jag vänder mej mot uttrycket att kompensera centrifugalkraften. För det första finns inte centrifugalkraften - jo den finns, på så vis att vi känner något som trycker på oss, eller att vi vill röra oss utåt i t ex karusellen som snurrar. Vi vill röra oss utåt från karusellens mitt, men vad händer när vi ramlar ut från karusellen? Hur rör vi oss?

Gör ett litet kul experiment; sätt fast ett tomtebloss (ordentligt) i en borrmaskinschuck, bocka blosset så att det är vinkelrätt mot borrmaskinens rotationsaxel, tänd blosset och sätt lagom fart på blosset. Åt vilket håll far gnistorna? Inte rakt ut (radiellt) från rotationscentrum, utan tangentiellt längs med rotationsriktningen!

Så länge gnistan "sitter fast" på blosset följer den med i rotationen i en cirkulär rörelse, där dess hastighet hela tiden är riktad längs med rotationen och påverkas av en kraft riktad in mot centrum, precis som en slunga eller en forntida "brummare". När sedan gnistan släpper påverkas den inte av någon kraft (bortsett från tyngdkraften) och fortsätter i rak riktning framåt tills tyngdkraften börjar märkas.

Den "centrifugalkraft" vi känner när t ex flygplanet svänger kommer från att flygplanet svänger och därmed hela tiden puttar oss in mot rotationscentrum.

Men varför i hela friden svänger flygplanet då? Jo, för att när planet rollar så följer lyftkraften med, eftersom den hela tiden är vinkelrät mot vingytan, medan tyngdkraften hela tiden är vertikal, riktad mot jordens mittpunkt. Den sneda lyftkraften verkar dels i vertikal led (fast inte lika mycket som då vingarna är i horisontella), och dels i horisontell led. Och det är denna horisontella del som skapar den cirkelformade rörelsen som blir svängen och därför kallas för centripetalkraft.

Jag har ritat en liten bild här nedanför. Först visas planflykt. Där är lyftkraften F_L och tyngdkraften F_G lika stora och därmed flyger planet rakt fram.

Då planet bankar som i andra figuren är tyngdkraften oförändrad till både storlek och riktning, och samma sak med lyftkraftens storlek. Däremot är riktningen ändrad. Nu går det att dela upp lyftkraften F_L i två s k komposanter eller delkrafter som tillsammans har samma verkan som lyftkraften. Vi ersätter alltså F_L med den horisontella F_LH och den vertikala F_LV, och vi ser att F_LV är något mindre än F_G. Därmed kommer flygplanet att röra sig nedåt. Samtidigt verkar F_LH som centripetalkraft och gör så att flygplanet svänger. Om jag förstått saken rätt får vi en oren sväng och planet glider i svängen.

Lutar flygplanet ännu mer som i tredje figuren kommer F_LV att bli ännu mindre och F_LH ännu större, så att flygplanet rör sig snabbare nedåt och svänger snävare.

För att få en ren sväng måste vi som i fjärde figuren öka storleken på F_LV så att den balanserar tyngdkraften F_G, vilket vi kan göra genom att ge höjdroder eller öka varvtalet på motorn. Då ökar även F_LH och svängen blir därmed snävare.



Sammanfattningsvis: Lyftkraften kompenserar inte centrifugalkraften i sväng, utan bara tyngdkraften, precis som vid planflykt. Skillnaden är att det då planet lutar inte är hela lyftkraften utan bara dess vertikala komponent som är tillgänglig för att kompensera tyngdkraften. Den horisontella delen ser till att vi svänger.

Dessutom finns inte centrifugalkraften, utan bara en reaktionskraft från sätet som hela tiden trycker oss inåt i svängen, p g a den centripetalkraft riktad mot svängens centrum som ger upphov till att flygplanet svänger.

Har jag rätt eller har jag missuppfattat något? Kom gärna med svar, ni vise män och kvinnor där ute i luften!