Korvasärky tunnelissa

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Miksi korvia särkee, kun juna menee tunneliin? Ilmanpaine muuttuu, arvatenkin, mutta miksi/miten tarkalleen?

Sivut

Kommentit (20)

Vierailija

Käsitykseni mukaan kyse on samasta ilmiöstä kuin lentokoneessa. Ulkoinen ilmanpaine on matalampi kuin korvan sisäinen paine ja se aiheuttaa kipua.

Tunnelissa käsittääkseni syntyy junassa alipaine, kuten lentokoneen noustessa ja vielä suurempi laskuvaiheessa. Painevaihteluita tapahtuu autollakin ajettaessa kovemmalla vauhdilla korkeuseroissa. Muistan nuoruudessani, kun Saksan autobaanoilla ajettiin tuhatta ja sataa, kuinka korvat menivät lukkoon.

*************

Ilmanpaine vaikuttaa myös korvan toimintaan ja lentokoneella matkustaneet (korvan sisällä ylipaine) tai syvälle sukeltaneet (korvan sisällä alipaine) tietävätkin, että korvia alkaa helposti särkeä, jos tärykalvon sisällä olevaa painetta ei tasaa ulkopuolella olevaa painetta vastaavaksi. Tämä tapahtuu avaamalla korvanielukäytävän esimerkiksi nielaisemalla tai puhaltamalla samalla, kun pitää suun ja nenän ulostuloaukot suljettuina.

Ihmisen korvan osat ulkoapäin luoteltuna:
1. Korvalehti
2. Korvakäytävä
3. Tärykalvo
4. Vasara
5. Alasin
6. Jalustin
7. Simpukka
8. Kaarikäytavät
9. Kuulohermo

http://fi.wikipedia.org/wiki/Korva

Vierailija

ööh...hetkinen, tiedän kyllä, että ilmanpaine muuttuu lentokoneessa laskun ja nousun aikana, mutta MIKSI?
konehan on paineistettu???

en voi ymmärtää.

Vierailija

Lentokoneessa tietääkseni on aina lievä alipaine ja normaalia matalampi happiosapaine. Esim. keuhkokroonikot, jotka joutuvat käyttämään lisähappea, eivät voi lentää liian matalan happiosapaineen takia.

Aerodynamiikan asiantuntijat saavat valaista miksi paine laskee nousussa ja laskussa ja junan kiitäessä tunnelissa.

http://www.netti.fi/~halle/planes/aerodyna.htm

Vierailija
CE-hyväksytty
Meneeköhän astronauteilla korvat lukkoon lähdössä.

Ehkä ei, koska ovat poikittain raketin noustessa. Tällöin kehoon kohdistuu pienempi G - tai siis G ei kohdistu suurten verisuonten suuntaisesti ja siten gravitaation haittavaikutukset voidaan minimoida. Voi se silti korvissa tuntua.

Vierailija

N.E.R.O. kirjoitti:

ööh...hetkinen, tiedän kyllä, että ilmanpaine muuttuu lentokoneessa laskun ja nousun aikana, mutta MIKSI?
konehan on paineistettu???

en voi ymmärtää.


Koneessa ei pidetä maanpinnan painetta, vaan n. 2000 m:n korkeutta vastaavaa painetta. Korvien lukot on helppo avata nielaisemalla tyhjää.

Vierailija

Eihän tämä ole ollenkaan vaikeaa.
Ei silti, että ymmärtäisin, mutta odottakaahan kunhan ennätän lukea.

Ymmärsin jo, että loisvastus on parasite drag.

*********

Ilmanvastus

Lentokoneen ilmanvastusta tuottavat tekijät ovat hyvin monimutkaisia ja selityksen pituudesta huolimatta aihe on tässä käsitelty vain pintapuolisesti. Lentokoneen ilmanvastus voidaan jakaa kolmeen tärkeimpään luokkaan. Nämä ovat: Loisvastus, nostovoimavastus ja aaltovastus.

Loisvastus (parasite drag) saa alkunsa useasta eri lähteestä, joista tärkeimmät ovat kitka (skin friction) ja painehäviö (pressure drag). Kitka on käytännössä ilmamolekyylien ja lentokoneen pintojen välinen kitka, joka johtuu molekyylien taipumuksesta "tarttua" hetkellisesti lentokoneeseen. Lentokone siis kuljettaa ilmaa mukanaan, mikä aiheuttaa vastusta. Kitkaa pyritään välttämään mm. pitämällä lentokoneen pinta-ala mahdollisimman pienenä ja pinnat sileinä.

Painehäviö johtuu siitä, että lentokoneen puskiessa ilman läpi, paine kasvaa sen osien - kuten siipien - etureunoilla (leading edge), kun taas jättöreunoille (trailing edge) muodostuu alipaine. Tämä "imee" konetta taaksepäin. Painehäviötä pyritään ehkäisemään muotoilemalla lentokone otsapinnaltaan mahdollisimman pieneksi ja mahdollisimman virtaviivaiseksi. Virtaviivainen muoto vähentää ilman pyörteilyä ja pienentää alipainetta lentokoneen takana.

Nostovoimavastus, eli indusoitu ilmanvastus (induced drag) johtuu siitä, että siiven tuottaessa nostovoimaa, syntyvä voimavektori ei ole kohtisuorassa ilmavirtaan nähden, vaan osoittaa hieman takaviistoon. Tämä vektori voidaan sitten jakaa kahteen eri vektoriin, joista toinen on nostovoima (kohtisuorassa ilmavirtaa vasten) ja toinen sen aiheuttama ilmanvastus (ilmavirran suuntainen). Siis mitä suurempi on siiven tuottama nostovoima, sitä suurempi on sen ilmanvastus. Tästä syystä lentokoneen paino on tärkeä tekijä nostovoiman tuottaman häviön kannalta. Mitä painavampi lentokone, sitä enemmän nostovoimaa tarvitaan sen ilmassa pitämiseen. Hävittäjässä tarvitaan tiukkojen kaartojen aikaansaamiseksi paljon nostovoimaa. Nykyhävittäjissä suositaan pienen ilmanvastuksen aikaansaamiseksi mahdollisimman ohuita siipiä, joilla on suuri pinta-ala. Koska rakenteellisesti vahvasta siivestä ei voi tehdä kovin ohutta, siivet voidaan kääntää takaviistoon. Tällöin siiven leveys ilmavirran suuntaisesti näennäisesti kasvaa ja siipi vaikuttaa suhteellisesti ohuemmalta.

Toinen nostovoiman välillisesti aiheuttama ilmanvastuksen muoto on trimmausvastus (trim drag), joka johtuu siitä, että mikäli siipien nostovoimakeskipiste ei ole sama kuin lentokoneen painopiste, koneen nokka pyrkii joko nousemaan tai laskemaan. Tätä taipumusta joudutaan kompensoimaan pyrstön korkeusvakaajilla tai joissakin lentokoneissa varsinaisten siipien etupuolella olevilla ohjainsiivekkeillä, Canardeilla.

Jos painopiste on aerodynaamisen keskipisteen (eli nostovoimakeskipisteen), etupuolella, korkeusvakaajilla pitää "painaa koneen pyrstöä alaspäin", jotta koneen nokka ei painuisi alaspäin. Näin korkeusvakaajilla tuotetaan toinen, negatiivinen nostovoima, joka aiheuttaa vastusta ja lisää tavallaan koneen painoa, eli siiviltä tarvittavaa nostovoimaa lentokorkeuden säilyttämiseksi.

Mitä lähemmäksi lentokoneen painopiste saadaan aerodynaamista keskipistettä, sitä pienemmäksi jää trimmausvastus. Itse asiassa painopisteen siirtäminen aerodynaamisen keskipisteen taakse pienentää ilmanvastusta edelleen, koska tällöin korkeusvakaajilta vaadittava noste on positiivinen ja, mikä tavallaan lisää koneen siipipinta-alaa. Tämä kuitenkin aiheuttaa ongelmia koneen ohjattavuuden kanssa. Canardeilla varustetussa koneessa painopisteen kannattaisi olla vastaavasti mahdollisimman edessä. Painopisteen paikkaan voidaan vaikuttaa aseiden ripustuspisteiden sijoituksella ja esimerkiksi pumppaamalla polttoainetta tankista toiseen. Uudet hävittäjät kuten Hornet siirtävät polttoainetta tarpeen mukaan automaattisesti tankista toiseen.

Kun lentokone alkaa lähestyä äänen nopeutta, tärkeimmäksi ilmanvastuksen muodoksi muodostuu aaltovastus (Mach drag, wave drag). Kun lentokone halkoo ilmaa suurella aliääninopeudella, siitä leviää äänen nopeudella kulkevia paineaaltoja (äänikin on paineaaltoja), jotka tavallaan ilmoittavat edessä oleville ilmamolekyyleille koneen tulosta. Tällöin ilma alkaa väistyä koneen tieltä jo etukäteen. Kun äänen nopeus saavutetaan, lentokone saavuttaa myös eteenpäin lähettämänsä paineaallot ja törmää ilmamolekyyleihin suoraan ilman varoitusta. Lentokoneen edellä kulkevat paineaallot kasautuvat yhdeksi suureksi painehäiriöksi, jota kutsutaan tiivistysaalloksi. Tiivistysaallot ovat ilman virtaustapana huomattavasti tavallista virtausta 'raskaampia', mikä lisää ilmanvastusta voimakkaasti.

Itse asiassa tiivistysaallot muosostuvat jo hieman ennen kuin lentokone saavuttaa äänen nopeuden. Tämä johtuu siitä, että lentokoneen rakenteita kiertäessään ilman virtausnopeus on suurempi kuin varsinainen lentonopeus. Nopeutta, jossa tiivistysaallot muodostuvat kutsutaan lentokoneen kriittiseksi Mach-luvuksi (nykyhävittäjillä yleensä noin 80 - 90% äänen nopeudesta). Nopeusaluetta jolla osa koneen ympärillä kulkevista virtauksista kulkee yliääninopeudella ja osa aliääninopeudella kutsutaan transsooniseksi alueeksi. Tiivistysaalloilla on taipumus irroittaa ilmavirtaus takanaan olevilta pinnoilta ja muuttaa se pyörteiseksi. Tästä syystä lentokoneen ilmanvastus kasvaa edelleen. Tiivistysaaltojen syntymistä ei voida välttää, mutta niiden voimaa voidaan vähentää oikealla suunnittelulla. Nykyiset suihkumoottoreilla varustetut liikennelentokoneet lentävät transsoonisella alueella ja väitetään, että valon osuessa siipeen sopivassa kulmassa, tiivistysaallon voi nähdä.

http://www.netti.fi/~halle/planes/aerodyna.htm

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26897
Liittynyt16.3.2005

Junajuttua en tarkkan tiedä. Luultavasti ainakin tunnelissa ollessa liike pienentää ilmanpainetta Bernoullin mukaisesti. Tunneleihin menoon ja niistä poistumiseen liittynee jotain transienttejä, joita en osaa arvioida.

N.E.R.O
ööh...hetkinen, tiedän kyllä, että ilmanpaine muuttuu lentokoneessa laskun ja nousun aikana, mutta MIKSI?
konehan on paineistettu???



Koneen runkoon kohdistuvien rasitusten pienentämiseksi lentokoneessa on jonkin verran pienempi paine kuin maanpinnalla normaalisti.

CE-hyväksytty
Meneeköhän astronauteilla korvat lukkoon lähdössä.

Muistaakseni monissa avaruusaluksissakin on käytetty normaalia matalampaa ilmanpainetta. Avaruuspuvuissa ainakin. Kyllä paineenmuutokset vaikuttavat astronauttienkin korviin.

Vierailija

Onkos se niin, että lentokone ja juna kuljettaa ilmaa mukanaan ja aiheuttaa siten alipaineen? (älkää saivarrelko, että ne kuljettavat ihmisiä ja tavaroita - tarkoitan ulkopuolella)

"Lentokone siis kuljettaa ilmaa mukanaan, mikä aiheuttaa vastusta."

Vierailija

Md kirjoitti:

Tätä taipumusta joudutaan kompensoimaan pyrstön korkeusvakaajilla tai joissakin lentokoneissa varsinaisten siipien etupuolella olevilla ohjainsiivekkeillä, Canardeilla.

Lentokoneen siipien etureunoissa olevat siivekkeet eivät ole Canardit vaan solakot, mikäli niitä tarkoitat. Tuon avattareni kuvan kone on n.s. Canard-siipinen. Se on kuin takaperin rakennettu. Korkeusperäsin on edessä ja siivet takana.
http://www.ainonline.com/Features/newbu ... zer01.html

Tuolla pitkällä sepustuksellasi ei ole kuitenkaan mitään tekemistä lentokoneen sisällä olevan paineen kanssa, jota alkuperäinen kirjoittaja peräänkuulutti.

Vierailija
Ertsu

Tuolla pitkällä sepustuksellasi ei ole kuitenkaan mitään tekemistä lentokoneen sisällä olevan paineen kanssa, jota alkuperäinen kirjoittaja peräänkuulutti.

Totta, ei ole. Vieläkin minulle on epäselvää miksi paine alenee nousuissa ja laskuissa. Bernoullin yhtälöstä en muista mitään.

Bernoulli's principle

Bernoulli's Principle states that in an ideal fluid (low speed air is a good approximation), with no work being performed on the fluid, an increase in velocity occurs simultaneously with decrease in pressure or gravitational energy.

This principle is a simplification of Bernoulli's equation, which states that the sum of all forms of energy in a fluid flowing along an enclosed path (a streamline) is the same at any two points in that path. It is named after the Dutch/Swiss mathematician/scientist Daniel Bernoulli, though it was previously understood by Leonhard Euler and others. In fluid flow with no viscosity, and, therefore, one in which a pressure difference is the only accelerating force, it is equivalent to Newton's laws of motion. It is important to note that the only cause of the change in fluid velocity is the difference in pressure on either side of it. It may be misunderstood to be that a change in velocity simply causes a change in pressure; the Bernoulli principle does not make any such statement.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bernoulli's_equation

Vierailija

MD kirjoitti:

Ertsu kirjoitti:

Tuolla pitkällä sepustuksellasi ei ole kuitenkaan mitään tekemistä lentokoneen sisällä olevan paineen kanssa, jota alkuperäinen kirjoittaja peräänkuulutti.





Totta, ei ole. Vieläkin minulle on epäselvää miksi paine alenee nousuissa ja laskuissa. Bernoullin yhtälöstä en muista mitään.

Siksi, että kabiinin paine säädetään 2000 m:n korkeutta vastaavaksi. Maan pinnalla siellä on normaali paine, koska ovetkin voivat olla auki.
Kun kone nousee, kabiinin paine laskee pikkuhiljaa siihen 2000m:n korkeuteen. Alaspäin tullessa päinvastoin.

Vierailija
Ertsu
MD kirjoitti:
Ertsu kirjoitti:

Tuolla pitkällä sepustuksellasi ei ole kuitenkaan mitään tekemistä lentokoneen sisällä olevan paineen kanssa, jota alkuperäinen kirjoittaja peräänkuulutti.





Totta, ei ole. Vieläkin minulle on epäselvää miksi paine alenee nousuissa ja laskuissa. Bernoullin yhtälöstä en muista mitään.

Siksi, että kabiinin paine säädetään 2000 m:n korkeutta vastaavaksi. Maan pinnalla siellä on normaali paine, koska ovetkin voivat olla auki.
Kun kone nousee, kabiinin paine laskee pikkuhiljaa siihen 2000m:n korkeuteen. Alaspäin tullessa päinvastoin.

Kiitos. Selvisi sekin, koska joskus laskut tehdään hitaammin ja joskus nopeammin, korvatkin reagoivat eri tavalla.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat