DLACZEGO SAMOLOT LATA?

Aby samolot unosił się w powietrze musi działać na niego tak zwana siła nośna. Samolot jest napędzany przy pomocy silnika i porusza się z dużą prędkością. Zatem, zgodnie z zasadą względności ruchu, powietrze przesuwa się w przeciwną stronę.

Na powstawanie siły nośnej ma kilka czynników. Pierwszym z nich jest nachylenie skrzydeł w stosunku do opływających mas powietrza. Nacierające powietrze zmienia swój pęd w kierunku prostopadłym do tego ruchu, ponieważ skrzydła nachylone są do kierunku ruchu pod kątem natarcia. Z drugiej zasady dynamiki (siła działająca na ciało jest proporcjonalna do zmiany pędu poruszającego się ciała) wynika, że skrzydło działa na powietrze pewną siłą zwróconą w dół. Wtedy (zgodnie z trzecią zasadą dynamiki) powietrze działa na opływane skrzydło siłą o takiej samej wartości, ale przeciwnym zwrocie, co powoduje powstawanie siły nośnej. Siła ta jest bezpośrednio wynikiem ciśnień, jakie występują na powierzchni skrzydła. Ciśnienia te są różne dla różnych punktów powierzchni skrzydła. Na dolnej części skrzydła ciśnienie jest większe, natomiast na górnej mniejsze.

Drugi czynnik wpływający na powstawanie siły nośnej jest związany z opływem powietrza z obu stron skrzydeł. Przepływające powietrze dzieli się na dwa strumienie, z których jeden przepływa nad skrzydłem samolotu, a drugi pod nim. Powietrze, które otacza skrzydło od góry przebywa dłuższą drogę, porusza się więc z większą prędkością niż powietrze opływające skrzydło samolotu z dołu

Profil skrzydła samolotu

Duża szybkość powietrza nad dachem powoduje wzrost ciśnienia dynamicznego w wyniku czego ciśnienie statyczne jest mniejsze niż pod dachem. Dach może więc wylecieć do góry. 

Zgodnie z prawem Bernouliego suma ciśnienia statycznego (zwykłe ciśnienie) i dynamicznego w danej strudze płynu (cieczy lub gazu) jest stała. Ciśnienie dynamiczne zależy od prędkości płynu. Jest ono zatem wprost proporcjonalne do kwadratu prędkości, czyli jeśli prędkość wzrośnie dwa razy to ciśnienie dynamiczne wzrośnie cztery razy. Powietrze, które ma większą prędkość, czyli na górze skrzydła, będzie miało więc mniejsze ciśnienie statyczne, niż powietrze na dole. W związku z czym ciśnienie u dołu skrzydła napiera mocniej na skrzydło, niż ciśnienie z góry skrzydła. Szacuje się, że ten czynnik stanowi jedynie kilka procent siły potrzebnej do uniesienia współczesnych samolotów.

Trzecim czynnikiem sprzyjającym powstawaniu siły nośnej jest pompowanie dużych ilości powietrza w dół przez skrzydła, co powoduje zgodnie z trzecią zasadą dynamiki reakcję uniesienia samolotu do góry. Wynika to z efektu Coandy, czyli przylegania powietrza do powierzchni opływu. Powietrze poruszające się nad skrzydłem może być skierowane w stronę ziemi poprzez użycie łopatek i ustawienie dyszy ponad zakrzywioną powierzchnią.

Silniki samolotu oprócz nadania ruchu umożliwiają także hamowanie i sterowanie prędkością lotu. Żeby samolot był w pełni był sterowny, czyli mógł skręcać, wznosić się i opadać, niezbędne jest odpowiednie usterzenie, czyli zespół ruchomych krawędzi skrzydeł. Odpowiednie ustawienie tych części umożliwia obrót samolotu wokół dowolnej osi współrzędnych.

Film z piłeczką pingpongową i suszarką