학문
비행기가 공기 중에서 뜰 수 있는 것은 어떤 힘의 원리인가요?
엄청나게 큰 덩치를 갖고 있는 비행기가
공기 중에 떠오르고 다시 엄청난 속도로 움직일 수 있는 것은
어떤 물리적인 힘의 원리로 인해서 그렇게 되나요?
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안녕하세요.
비행기가 공중에서 떠오르고 유지될 수 있는 물리적 원리는 주로 양력(lift) 생성에 기초합니다. 이 양력은 비행기 날개의 공기역학적 설계를 통해 발생하며, 비행기가 공중을 나는 데 필수적인 힘을 제공합니다.
비행기 날개의 설계 및 비행기의 운항 방법에 직접적인 영향을 미치는 원리와 법칙들이 있습니다. 베르누이 원리(Bernoulls Principle)과 뉴턴의 제 3법칙(Newtons Third Law of Motion)이 대표적입니다. 베르누이 원리에 따르면, 유체의 속도가 증가하면 그 압력은 감소합니다. 비행기의 날개는 상단이 하단보다 더 길게 곡선을 그리고 있어, 공기가 상단을 빠르게 지나가게 만듭니다. 이에 따라 날개 상단의 공기 압력은 낮아지고, 날개 하단의 공기 압력은 상대적으로 높아집니다. 이 압력 차이가 양력을 생성하게 되어 비행기가 상승합니다.
모든 행동에는 반대 방향으로 동등한 반응이 있다는 작용 반작용, 뉴턴의 제 3법칙에 따라, 비행기의 날개가 공기를 아래로 밀어내면, 날개는 반대 방향인 위로의 힘을 받습니다. 이 힘 역시 비행기가 공중에 뜨는데 기여합니다.