Lift en afscheuring
Wet van Bernoullie: in een vloeistof blijft de som van druk en snelheid gelijk. Neemt de snelheid toe, dan wordt de druk minder. Neemt de snelheid af, dan wordt de druk groter.
We gaan eerst eens kijken naar een rond of bolvormig voorwerp dat door de lucht beweegt, of waar lucht langs stroomt. We nemen een waterdruppel (uit de tuinslang), want daar zijn vervormingen makkelijker in te zien.
Het eerste punt waar druppel en luchtstroom elkaar raken is het middelpunt van de voorzijde van de druppel. Wanneer de lucht tegen dat punt valt, wordt de snelheid nul. Vanaf nu wijken de luchtdeeltjes bij het stuwpunt uit elkaar. Ze stromen langs het oppervlak van de druppel en krijgen dus een steeds grotere snelheid. Nu kunnen we twee krachten onderscheiden: aan de voorkant van de druppel (in het stuwpunt) is de snelheid het kleinst en de druk het grootst. Daardoor wordt de voorkant afgeplat. Tijdens de tocht langs het oppervlak van de druppel wordt de snelheid groter en neemt de druk dus af. Door deze onderdruk (aangegeven in de tekening met de kleine pijltjes aan de zijkant van de druppel) wordt de druppel uit elkaar getrokken. Er ontstaan nu twee druppels. Ook deze druppels kunnen weer afzonderlijk door de onderdruk worden gesplitst.
Om aan te tonen wat er zal gebeuren wanneer een aanliggende stroming langs een sterke kromming van een oppervlak wordt gevoerd, kunnen we als voorbeeld een door de lucht vliegende tennisbal gebruiken.
Evenals bij de waterdruppel gaan de luchtdeeltjes bij het stuwpunt (S) uit elkaar bewegen ze zich met toenemende snelheid - dus met afnemende druk – langs de naar voren gerichte helft van de bal. Maar zodra ze die naar voren gerichte helft van de bal (het 'dikste' gedeelte, het gedeelte in de tekening waar het stuwpunt op staat getekend) voorbij zijn, wordt hun stroombaan breder; de stroomdraden gaan verder uit elkaar (in de tekening verder naar boven en verder naar onder, vanuit het midden dus verder uit elkaar), de snelheid neemt af en de druk neemt toe. Volgens natuurkundige wetten gaat een stroming van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied volgens een vaste baan, maar omgekeerd is dat niet het geval. De luchtstroom wordt dus onregelmatig en maakt zich los van het baloppervlak: er ontstaat afscheuring. Dit verschijnsel doet zich ook voor – zij het wat gematigder – langs de bolle lijzijde van het zeil. Aan de wind zeilend zal de zeiler er op moeten letten dat de stroming niet loslaat: het betekent namelijk minder lift en meer weerstand.
|
