تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Hovering Helicopter
المؤلف:
Sidney B. Cahn And Boris E. Nadgorny
المصدر:
A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
الجزء والصفحة:
part 1 , p 9
28-7-2016
1283
Hovering Helicopter
A helicopter needs a minimum of a 100 hp engine to hover (1 hp = 746 W). Estimate the minimum power necessary to hover for the motor of a 10 times reduced model of this helicopter (assuming that it is made of the same materials).
SOLUTION
The simplest model for a helicopter rotor is a disk of area A inducing a uniform flow of air with velocity close to the rotor and ω far downstream. For an estimate, this model is adequate (see for instance Johnson, Helicopter Theory). We disregard any energy loss due to turbulence and consider air to be an incompressible fluid. The rate of mass flowing through the area A of the rotor will be
(1)
The thrust T is equal to the momentum change per unit time of the air from velocity 0 to ω:
(2)
The power P is equal to the energy change of the same amount of air per unit time (seconds):
(3)
From (2) and (3) we have ω = 2v, and substituting ṁ and ω from (1) into (3), we can get
(4)
and therefore
(5)
If the helicopter is hovering, it means that its weight W is equal to the thrust T in our ideal case. Then
(6)
The resulting power is
(7)
Since the weight W is proportional to the volume L3, of the helicopter, and the area A is, of course, proportional to L2, we find
(8)
So, for a model of the helicopter
where p and l are the power and size of the model, respectively. For a 1/10th size model: