นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 250

ปีที่ 52 ฉบับที่ 250 กันยายน - ตุลาคม 2567 19 Michael Liebl ได้ตีพิมพ์บทความเรื่อง “Investigating Flight with a Toy Helicopter” ลงในวารสาร The Physics Teacher เมื่อวันที่ 17 กันยายน ค.ศ. 2010 เพื่อทำ �การวิเคราะห์การบินของเฮลิคอปเตอร์ของเล่น โดย Liebl ได้นำ �เสนอสมการ อธิบายแรงยกของเฮลิคอปเตอร์ของเล่น โดยเราสามารถเขียนได้เป็น F T = kρ atm R 4 f 2 (1) โดย F T ,k,ρ atm ,R 4 ,f 2 คือแรงยกของเฮลิคอปเตอร์ของเล่น (Lifting Thrust Force) ค่าคงที่ที่ไม่มีหน่วยขึ้นอยู่กับจำ �นวน รูปทรง และมุมแหลมที่ทำ �มุมขึ้นจากระนาบปรกติของใบพัดเฮลิคอปเตอร์ของเล่น (Pitch Angle) รัศมีของโรเตอร์ และความถี่เป็นวงกลม (Cyclic Frequency) ของโรเตอร์ ตามลำ �ดับ โดยเราใช้ความรู้เดียวกันกับเฮลิคอปเตอร์ของเล่นนี้มาอธิบายการบินของอินเจนูอิตี จะพบว่าจาก (1) F T = mg = kρ atm R 4 f 2 เมื่อเราต้องการหาค่าความถี่เป็นวงกลม f ให้ทำ �การย้ายข้างตัวแปรในสมการและจัดสมการใหม่จะได้ f = (2) ค่าคงที่ k นั้นไม่แปรเปลี่ยนแม้เราจะย้ายการบินจากบนโลกเป็นบนดาวอังคาร ฉะนั้น เราสามารถหาค่า k นี้ได้ก่อนบนโลก สิ่งที่จะต่างเมื่อทำ �การบินเปลี่ยนจากบนโลกมาเป็นบนดาวอังคารคือค่า g=3.7 m/s^2 หรือคิดเป็น 0.38 เท่าเมื่อเทียบกับโลกและค่า ρ_atm=0.020 kg/m หรือคิดเป็น 0.017 เท่าเมื่อเทียบกับโลก เมื่อแทนค่าเหล่านี้ลงในสมการ ความถี่ของโรเตอร์ในการหมุน อินเจนูอิตีสามารถบินบนดาวอังคารได้เนื่องจากชั้นบรรยากาศของดาวอังคารและโลกต่างกันมาก ชั้นบรรยากาศของ ดาวอังคารมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 97 มีแก๊สอาร์กอนร้อยละ 2 ในขณะที่โลกมีแก๊สไนโตรเจนร้อยละ 78 มีแก๊สออกซิเจน ร้อยละ 21 อีกทั้งบนดาวอังคารมีความโน้มถ่วงพื้นผิว 3.720 m/s 2 และความหนาแน่นของอากาศเพียง 0.02 kg/m ซึ่งถือว่าน้อยมาก เมื่อเทียบกับโลก แล้วอินเจนูอิตีจะสามารถสร้างแรงยกอย่างเพียงพอบนดาวเคราะห์ที่มีอากาศเบาบางเช่นนี้ได้อย่างไร ภาพจริงขณะอินเจนูอิตีทำ �การบินบนดาวอังคาร ที่มา: https://www.bbc.com/news/science-environment-56849723 g ρatm m kR 4