פיתוח הסבר מדעי לשאלה: למה המצנח מסתובב בהטית הרתמה לצד ?

[נמרוד רותם]

אנונימו אתה טועה בניסוח
אורך המיתרים לא משתנה
אם המיתר 6 מטר הוא ישאר 6 מטר
 

נכון.
בדיוק בגלל זה כתבתי "אורך המיתרים היחסי".

הנקודה היא שהציור הקודם לא מתאר שינוי זוית עקב כוח צנטרפוגלי. הציור מראה את שינוי זוית הכנף מיד לאחר הטיית הגוף, הנובע משינוי אורך המיתרים היחסי.

כלומר:
1- הטיית הגוף גורמת למשיכת כל המיתרים בצד אחד ביחס לצד השני.
2- זה גורם לשינוי בזוית הכנף בציר הגילגול.
3- שינוי הזוית גורמת לפנייה בציר הסבסוב.


נמרוד.

[יורם אגמון]

נמרוד, עכשיו ברור לי יותר למה התכוונת, עדיין לדעתי הכוח שאתה מתייחס אליו נוצרבשלב שני כאשר הכנף משנה את הטיסה מטיסה ישרה לטיסה בסיבוב. כאשר אנחנו נשענים שמאלה, הכנף מסתובבת שמאלה ז"א שהכנף הימנית מהירה יותר, זה יכול לקרות רק עם כוח העילוי שפועל עליה חזק יותר מאשר על הכנף השמאלית  וזה יכול לקרות רק כתוצאה מעיוות הכנף השמאלית כלפי מטה משהו שדומה לכיפול הטיפ השמאלי.גם כאן קודם נוצר גרר על הכנף המקופלת הכנף הישרה החיצונית טסה מהר יותר, מסתובבת ועולה ואז נוצר רכיב העילוי המאזן את הכוח הצנטריפוגלי.
 

[יובל - נשרק'ה..... נשר מצנחי רחיפה]

ברגע שכנף מוטה לאחד הצדדים כח העילוי- שפועל ב-90 מעלות לכנף(כמו שמתואר בציור) - בחלקו פועל הצידה ולכן מתחיל הסיבוב,אין החלקה (אחרת הכנף היתה קורסת) הכנף ששואפת להמשיך קדימה מוחזקת ע"י כח צנריפוגלי.
אלמוג באר זאת כדרכך בקודש...
עייף עייף עייף
לישון עכשיו.

[ערן-ש]

גם לאנשים פשוטים כמונו מגיע להבין 

יורם, מה שכתבת נשמע הגיוני אבל למה על הכנף הפנימית יש יותר גרר? היא רק יותר נמוכה. אין לה עיוות אחר שיכול להעלות גרר.

יובל, כח העילוי של חצי הכנף הנמוכה (הפנימית) אמנם פועל הצידה ולא למעלה אבל אז הכנף אמורה לטוס באלכסון לאותו הכיוון ולא בסיבוב.
צחי כתב משהו על זה שהכנף "רוצה" להתיישר אבל זה לא נשמע כמו הסבר פיזיקאלי.

ערן

[ארנון הר לב]

הי נשרק'ה!

אני שמח שאתה מסכים איתי, בעצם עם הפיזיקה!
בעצם בקייטסרפינג זה ניראה יותר ברור!

ארנון הר לב

עגור מצנחי רחיפה

[עופר]

בזמן השענות , הפנייה במצנח בשונה מדאון    נעשית בשני שלבים 1, טריגר לפנייה.  2. פנייה.
הסבר:
החופה בנויה משתי כנפיים שמחוברות ביניהן כמו שני לוחות, כך שכאשר נשענים על צד אחד,  הכנף באותו צד יורדת כלפי מטה כשהיא שומרת על אותה זווית אופקית  כלפי הקרקע, (לא כמו השריטוט של אנונימוס)   כלומר שתי הכנפיים מקבילות אחת לשנייה אבל נמצאות על מישור שונה  ביחס לקרקע,  כמו שינוי  מקבילית. – הלחץ הוא שווה על שתי הכנפיים, אלא שעכשיו מרכז הכובד זז הצידה לכיוון הפנייה והוא כבר לא במרכז החופה.  מה שמתקבל הוא קפל במרכז  בין הכנפיים, הקפל שפונה לצד יוצר עילוי אופקי שגורם למצנח להתחיל לפנות לאותו צד.
כתוצאה מטריגר הפנייה,  המרחף ( המסה) ממשיך באינרציה  באותו כיוון  שלפני הפנייה בעוד החופה פונה קלות הצידה –.  זהו עיקרון המטוטלת שהזכרתי קודם.
המשיכה הצידה (צנטרפוגלית) שהיא סימטרית לחלוטין על שתי הכנפיים, מטה את החופה ויוצרת על כל החופה וקטור עילוי אופקי. ורק אז מתחילה הפניה  המשמעותית.  כלומר פנייה בהשענות על הצד זו פנייה שבונה את עצמה.

ללא עקרון המטוטלת.   החופה הייתה שומרת על מצב אופקי, והפנייה הייתה נעשית ברדיוס גדול פי כמה.
בדומה לדאון שמפעיל רק היגוי זנב.

שאלת המשך:  אם זו פנייה שבונה את עצמה (משוב חיובי)  למה היא לא מגיעה לשלב של נעילת ספירלה  ?
מה שיכול לקרות כאשר מחזיקים ברקס אחד  לאורך זמן.

עופר  ג.

[יורם אגמון]

ערן, הכנף שלכיוונה נשענים, מתעוותת כלפי מטה , מאבדת מיעילותה האוירודינמית כח העילוי הפועל עליה קטן יותר מזה הפועל על הכנף החיצונית ולכן הכנף החיצונית מהירה יותר והחופה מתחילה להסתובב.
עופר ההנחה שלך שיש קו שבר אופקי שיוצר כוח עילוי הגורם לסיבוב משאירה הרבה שאלות ללא תשובה:
איך צורה של קו שבר בכנף יוצר עילוי?
אם קו השבר במרכז הכנף למה הוא יוצר כוח עילוי לכיוון הצד הנמוך?
אם העילוי פונה הצידה , למה הכנף מסתובבת ולא מוסטת הצידה?
ויש עוד.

[עופר]

יורם,
1.  כנף לא  אמורה להתעוות  למעט אם משנים את אורך אחד המייתרים.
2.  יש שני קווי שבר שיוצרים קיפול של כמה עשרות ס"מ.
3.  אין הסטה  או החלקה הצידה כי הפנייה ההתחלתית היא שקול כוחות של עילוי האופקי  והתנועה קדימה.
4.  חבל,  אבל אין טעם להמשיך את הדיון פה. זה מחרטט לאנשים את המוח. נוכל להמשיך בפרטי או בעמדות.

יום טוב, עופר ג.

[ברק]

לדעתי אף אחד מההסברים שניתנו פה לא שלם.

תנסו לענות על השאלה הבאה: למה גלשן פונה עם הטיית גוף? (ולגלשן הרי אין עיוותי כנף משום סוג)

[עמית דונסקי]

גלשן פונה כי הגולש משנה את מיקום מרכז הכובד, והכנף "מתקנת" כך שהמערכת תשאר בשווי משקל.

[צחי רייל]

עכשיו תנסה להסביר למה מהערכת "מנסה" לחזור לשיווי משקל .....


עוד דוגמה למה שניסיתי להסביר בהתחלה (לא היה לי זמן בימים האחרונים להשתתף בדיון):
אם תקח מקל ותחבר לו חוט בדיוק במרכז, תניח את המקל על הקרקע ותמשוך בחוט (שקול למהירות קדימה של המצנח) תראה שהמקל תמיד מנסה להתישר לניצב בדיוק מול כיוון המשיכה. כנל כל עגלה מחרשה או כל נגרר אחר.
מכיוון שהמקל שנגרר על הקרקע אינו מייצר עילוי אני די בטוח שהעילוי בכלל לא משחק תפקיד גם בסיבה שבגללה המצנח פונה. (גם לא בגלשן).



עופר זה שככה לימדו אותך (כן את ההסבר שנתת לימדו גם אותי) לא אומר שזו התשובה שנכונה. עיין ערך איך כנף יוצרת עילוי. רמז - לא נוצר תת לחץ מעל הכנף (וזה דווקא כן קשור לחוק השלישי של ניוטון  )

[דייב - Dave - Charly Bravo]

אנסה להסביר כמיטב הבנתי מדוע כלי הטיס שלנו משנה כיוון בהטית גוף.
1. טיסה אופקית וישרה. משקלו של הטיס מתחלק באופן שווה על פתי הרצועות, ימון ושמאל. כח העילוי הוא אנכי לפני המצנח
[attach=#]InclinaYGira.gif


2. המצנח בסיבוב. בואו נגדיר מספר הנחות בסיסיות להמשך ההסבר.
  א. כדי שהכנף תסתובב סביב ציר ברור לנו שמחצית הכנף הפנימית הקרובה יותר לציר טסה לאט יותר מהמחצית החיצונית.
על כך אין ויכוח ונוכל להשיג זאת במספר דרכים על ידי שימוש בברקסים, הטית גוף, מערכת האצה או בל שילוב שלהם.
 ב. בכל כנף ניתן לשנות את המהירות על ידי
      שינוי הפרופיל בעזרת ברקסים, משיכת מיתרים או מערכת האצה
      שינוי בעומס הכנף שינוי כזה ישפיע על מהירות הכנף "כשיותר עומס כנף זה יותר מהירות" וכמה שפחות לחץ פחות מהירות.

לפיכך בואו ננתח מה קורה כשאנו מבצאים פניה בהטית גוף בלבד.
שאלה מתבקשת: האם בהטית גוף אנחנו משנים את הפרופיל ? אם נבצע הטיה איטית ומתמשכת של הגוף לא נראה שום שינוי בפרופיל.
 בהטיה מהירה נראה עיוות שנדמה שחצי כנף עולה אך זה מתאזן ו הפרופיל נשאר מושלם.
מסקנה: סיבוב הגוף לא משנה את הפרופיל.
אם כך כאשר נכנס לסיבוב בהטית גוף בלבד האם החצי כנף החיצוני טס מהר יותר מהפנימי הקרוב לציר הסיבוב? לעיני  כל צופה מן
הצד קל יהיה לראות שכן.
בהתבסס על כל הכתוב למעלה, אם נטה את הגוף לדוגמא ימינה, למעשה ובאופן בילתי מודע אנחנו מפעילים יותר מישקל ולחץ
 דווקא על חצי הכנף החיצוני לסיבוב.
כן נישמע מוזר ואנסה להסביר.

באיור הבא נראה את הכנף בהטיה ימינה ו בואו ננתח את הכוחות הפועלים. מדובר בהפשטה ולא בניתוח דינאמי מלא.
 
[attach=#]IYG4.jpg


כשאנחנו מטים את הגוף לימין ואנו חושבים שכך שמנו יותר משקל לימין אין זה נכון. למעשה רק סובבנו את הריתמה וקיצרנו את
הרצועות בצד אחד תוך כדי הארכת הצד השני ביחס למרכז הכובד. המשקל על שני הצדדים שווה שאם לא כן היינו ממשיכים
 להיסתובב בריתמה ללא סוף.....תופע לא רצויה (-:
על ידי הטית המצנח כח העילוי שהוא תמיד מאונך למצנח מתפרק לשני וקטורים. רכיב אנכי ורכיב אפקי לכיוון ההטיה.
האחרון יגרום למצנח לנוע מעל לראשינו בכיוון הכח לימין בדוגמא זו.
כיון שלנו יחסית יותר מסה המצנח ינוע יחסית עלינו מעל הראש לפי הטית הגוף. תופע שקל לראות בביצוע קייטינג על הקרקע
כשאנו אוחזים בV LINES בידים ומעלים צד אחד כדי שהכנף תפנה לכיוון הצד הנמוך.
ומדוע הצד החיצוני מקבל עומס כנף גבוה יותר? כשהמצנח נע לצד אליו סובבנו את הגוף, משתנה מיקום מרכז הכובד בדוגמא
 שלנו המצנח זז מעל ראשנו ימינה ומרכז הכובד נמצא יותר מתחת לחצי הכנף השמאלי. כתוצאה מכך חצי הכנף יאיץ ונוצרת תנועה סיבובית.
תנועה זו תישאר יציבה כל עוד הגוף מוטה והיא מאוזנת על ידי הכוח הצנטרפוגלי שהוא כמובן שווה בערכו לרכיב האופקי של כוח העילוי.

[עמית דונסקי]

עכשיו תנסה להסביר למה מהערכת "מנסה" לחזור לשיווי משקל .....

הנה ניסוי נחמד שבא להדגים איך מערכות בטבע שואפות לשווי משקל:
קח עפרון, והנח אותו על שולחן. עכשיו עזוב. סביר להניח שהוא שוכב שם מבלי לזוז. כלומר: הוא נמצא בשווי משקל. בניסוח מעט יותר פיזיקאלי: שקול הכוחות הפועלים עליו שווה ל- 0.

כעת, קח את אותו עפרון, והעמד אותו על החוד. עכשיו עזוב. סביר להניח שהוא נפל, נשכב ושוב הפסיק לזוז. נכון שזה בדיוק מה שקרה?
העפרון נפל, כי הוא היה בחוסר שווי משקל, והוא שאף להגיע לשווי משקל.

בצבא תמיד לימדו אותנו ש"מה ששוכב לא נופל". זוכר את זה?
כך זה עובד בטבע. מאותה סיבה בדיוק, גם לא תמצא ואקום בטבע ומאותה סיבה בדיוק גם יש סינק מסביב לתרמיקה; מערכות פיזיקאליות שואפות לשווי משקל.

ורק לשם הדיון: אל תחשוב שמערכת פיזקאלית שנמצאת בשווי משקל, לא נמצאת בתנועה. חוסר תנועה הוא מקרה פרטי של תנועה במהירות קבועה.

ומעניין לעניין - באותו עניין; הנה ההסבר שלי לשאלת השרשור הזה:
לצורך ההסבר ניקח רגע פנייה המתרחשת עם משיכת ברקס בלבד.
משיכת הברקס מייצרת גרר מוגבר בכנף הפנימית לפנייה, וכתוצאה ישירה מכך מתחיל סבסוב לכוון הכנף עם הגרר הגבוה יותר.
מאחר והחופה קלה יותר מהטייס, היא מסבסבת מהר יותר. באדיבות מר ניוטון ומומנט ההתמדה שלו, הטייס שואף להמשיך בתנועתו קדימה, אלא שהוא קשור (וטוב שכך) אל החופה למעלה שכבר החלה לסבסב, והתוצאה היא שהוא "נזרק" החוצה מהפנייה, וגורם לחופה לגלגל.
(אגב: בעת משיכה של ברקס לכוון הפנייה, לרגע אחד קטן דווקא הכנף הזו עולה קצת במקום לרדת)

עכשיו ניקח את הפנייה עקב הטיית הגוף: דובר כבר מדוע הכנף מגלגלת. ההמשך כבר די דומה להסבר למעלה; קיים כח צנטריפוגלי לפנייה.


ולשאלתך, צחי: כנף "יוצרת עילוי" בגלל שיש לה זווית התקפה.

[נולד לעוף]

לדעתי אף אחד מההסברים שניתנו פה לא שלם.

תנסו לענות על השאלה הבאה: למה גלשן פונה עם הטיית גוף? (ולגלשן הרי אין עיוותי כנף משום סוג)

לא מדויק ברק.
צודק דונסקי שההטיה בגלשן נגרמת ע"י שינוי מרכז הכובד, אבל לא רק...
בזמן הטיית גופינו לכיוון הפנייה הרצוי אנו גם משפיעים על מנגנון בתוך הכנף (נקרא "קרוס-בר צף"), המותח ומייעל את הכנף בצד אחד, ומרפה ומוריד מיעילות הכנף בצד השני.
מנגנון זה עוזר לנו בהטיית הכנף. יש שמשווים את זה ל"הגה כוח" של מכונית.

אגב, דיון מעניין יצא לכם, אבל נדמה לי שיש פיזור וכפילויות בהסברים.
נדמה לי שכל אחד מתאר רק חלק מתהליך ארוך ומורכב, ומה שצריך זה רק לסכם את כל מה שנכתב בדיון.. לא כך?
בתור אחד שלא יודע כמעט כלום על הכלי שלכם, אני עדיין מחכה לזה שיגרום לי להגיד.. "וואלה"..

[עמית דונסקי]

מה, לא קראת את הפסקה האחרונה בהסבר שלי כאן מעל ההודעה שלך? 

[ערן-ש]

עמית, נראה שאתה קושר את העגלה לפני הסוסים 
אם הכנף מתחילה לסבסב והאינרציה גורמת לטייס להישאר בצד החיצוני שלה - זה ברור.
אבל אם קודם הטייס מגיע לצד של הכנף (בהטיית גוף) - מה גורם לה לסבסב?

ערן

[ברק]

נולד לעוף היקר:

"בזמן הטיית גופינו לכיוון הפנייה הרצוי אנו גם משפיעים על מנגנון בתוך הכנף (נקרא "קרוס-בר צף"), המותח ומייעל את הכנף בצד אחד, ומרפה ומוריד מיעילות הכנף בצד השני."

האם לכל הגלשנים, היום ובעבר, יש את המנגנון הזה? האם גלשן ללא המנגנון הזה לא יפנה בכלל עם הטיית גוף?

ברור שהתשובה לשאלה היא: לא, לא לכל הגלשנים יש (גלשני רוגאלו משנות השבעים למשל). וכן, הם יפנו גם ללא המנגנון.

נו - אז למה גלשן פונה? לעניות דעתי, מצנח פונה בדיוק מאותה הסיבה.

[צחי רייל]

דונסקי הפסקת בדיות איפה שהיית אמור להתחיל. מה גורם לחופה שמגלגלת גם לסבסב?     ההסבר שלך מדבר למה חופה שמסבסבת גם מגלגלת, עדיין דרוש הסבר למה היחס הוא דו כיווני, למה גלגול גורם לסבסוב כמו שסבסוב גורם לגלגול.

בוא אני יעזור לך, השוויון שהכנף מחפשת (שיווי המשקל) הוא זרימה שווה של האוויר על שפת ההתקפה. נכון אותה הזרימה היא מה שיוצרת את העילוי אבל מה שאני אומר זה שגם גוף שאינו יוצר עילוי מחפש את אותו שיווי המשקל (כמו מקל שנגרר על הקרקע, מצוף שנגרר במים וכו'). שוב זה נכון שבזרימה שונה של אוויר נוצר עילוי שונה אבל המצנח גם אם לא ייצר עילוי ישאף לאותו שיווי משקל של כוחות גרר מול זרימת האוויר בין אם זו הרוח שאנחנו עומדים על הקרקע בהנפה או התנועה קדימה בטיסה. ולכן לדעתי לא חוסר באיזון בעילוי גורם לכנף לסבסב אלה חוסר האיזון מול זרימת האוויר.

בשביל ברק זה גם מה שגורם לגלשן לפנות, הטיית המשקל גורמת לכנף לגלגל זה בתורו גורם לזרימה לא שווה של האוויר על שפת ההתקפה שגורמת לגלשן לסבסב.  נכון גם העילוי על הכנפיים לא שווה וגם וקטור העילוי הוא לא לגמרי למעלה אלא גם הצידה אבל זה כשלעצמו לא יגרום לגלשן לסבסב.





אגב העילוי - לא מדוייק, הכנף "יוצרת עילוי" כי היא דוחפת אוויר כלפי מטה, ולפי החוק השלישי ............

[ברק]

צחי דבר בשם עצמך 

אני דווקא לא חושב שזה בגלל זרימת אוויר לא שווה בשני צידי הכנף. אני די משוכנע שזה בגלל העילוי, ולייתר דיוק, כיוון העילוי.

כדי לייצר תנועה מעגלית נדרשת מהירות קווית (מהירות הטרים של המצנח), וכח הפונה ב 90 מעלות הצידה לכיוון מרכז הסיבוב (רכיב העילוי הפונה הצידה בגלל הטיית המצנח).

[צחי רייל]

איפה כתבתי שאני מדבר בשם מישהו אחר?

ולמה זה עדיין עובד גם במערות שאינן מיצרות עילוי?