양력의 발생 원리에서 왜 정압이 압력인가요?
비행기에 날개에서 양력이 발생하는 원리에 대해 질문이 있습니다.
비행기 날개 위쪽이 아래쪽보다 기류 속도가 빨라 동압이 더 큰데 동압과 정압의 합은 일정하기에 날개 위쪽의 정압이 더 낮아 양력이 발생한다고 되어 있습니다.
근데 제가 좀 더 찾아본 결과 양력이 발생하는 이유는 날개 위쪽이 아래쪽보다 압력이 더 낮기 때문이며, 여기서 말하는 압력이란 정압을 말하는 것이라고 하는데요.
왜 압력에는 동압이 포함되지 않나요? 그럼 동압은 압력이 아닌가요?
제가 물리에 대해서는 아예 문외한이라 이해가 어렵습니다..
일반적인 경우를
예를 들어 설명 드려봅니다
물 배관을 예로 정압과 동압을 설명 드려 보자면
배관에 물이 꽉 차있고 수고꼭지로
잠겨있다 가정합니다.
이때 배관은
공급되는 수압에 의해
배관벽에 압력을 가합니다.
물은 흐르지않고 배관벽에 압력 을 가하는 상태로
이때는 정압만 존재합니다.
유체가 그 주위에 가하는 힘! 그게 정압입니다
이때는 정압이 곧 전압입니다.
그렇다면 동압은
수도 꼭지를 틀었을 때
토출되는 물에 의한 압력
세게틀면 세게 밀것이고
약하게 틀면 약하게 나올것입니다.
유체흐름으로 유체자체 방향으로 작용하는힘
이게 동압입니다.
그러면 배관에 공급되는 수압은 동일한데
세게틀면
쫙 나가면서 동압은 커지고
배관자체에 가해지는 힘은 약해져서
정압은 약해지겠지요
약하게 틀면 물줄기가 약하니 동압은 약해지고
밀어주는 수압은 동일하니
그만큼 배관이 가해지는 부담은 클테니
정압은 증가합니다.
고무풍선을 예로 들어봅니다
사람이 공기를 불어줍니다
그럼 그 압이 전압이겠지요
거기서 고무풍선의 고무벽에 가해지는 힘
이건 정압입니다. 유체가 다른데로 흐르지 않으니까여
근데 여기서 고무풍선 입구를 엽니다
확열면 나오는 공기에 의한 압력이 커집니다
그게 동압이라면
고무풍선 고무 자체가 감당해야하는 힘은 약하겠죠 그게 정압.
거기서 풍선입구를 미세하게 연다면
공기는 찔찔찔 나오면서 동압은 낮은데
풍선자체가 공기힘을 감당하는 정도는 큽니다
그게 정압입니다.
이럼 예로 이해가 되실 지 모르겠습니다
따라서
비행기 날개를 지나는
공기의 압을 대입하면
전압은 동일하니
빨리지나가는 곳 공기가 빠르니
그만큼 이덩방향으로 공기가 미는힘이 쌔니
동압은 당연히 높고
그 공기가 주변에 가하는 힘은 약하니
정압이 낮은 상태겠지요?
그게 날개 위쪽일 테구요
아래는 설명 안드려도 이제 아시겠구요
저의 어설픈 설명이
부디 이해에 도움이 되셨으면
좋겠습니다.
좋은하루 되세요 ~
비행기 날개에서 양력이 발생하는 원리는 베르누이의 정리에 기반하는데요. 날개 위쪽의 기류 속도가 더 빨라 동압이 증가하고 이에 따라 정압이 감소합니다. 정압과 동압의 합은 일정하기 때문에 날개 위쪽의 정압이 낮아지면서 아래쪽보다 압력이 낮아져 양력이 발생하게 됩니다. 동압은 운동 에너지에 해당하는 것으로 압력에 포함되지 않습니다. 동압은 속도와 관련된 개념이고 양력은 주로 정압 차이로 설명됩니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
말씀하신 대로 비행기 날개는 위쪽이 볼록하게 되어 있어 날개 위를 지나는 공기가 아래를 지나는 공기보다 더 빠르게 흐릅니다. 여기서 베르누이의 원리에 따라 공기 속도가 빨라지면 정압은 낮아지고 속도가 느려지면 정압은 높아집니다. 따라서 날개위쪽의 정압이 아래쪽 정압보다 낮아지게 됩니다.
여기서 중요한 것은 압력이라는 힘은 어떤 표면을 수직으로 미는 힘이라는 점입니다. 양력은 바로 이 압력이 날개 위아래 면에 작용하여 생기는 힘의 차이입니다. 날개 아래쪽에서 위쪽보다 더 강하게 미는 힘(높은 정압)이 작용하기 때문에 날개가 위로 뜨는 양력이 발생합니다.
정압은 유체가 흐르든 멈춰 있든 그 표면을 수직으로 미는 실제적인 압력입니다. 우리가 보통 압력계로 측정하는 압력이 바로 정압입니다.
반면에 동압은 흐르는 유체의 운동에너지와 관련된 개념으로 실제 표면을 수직으로 미는 압력이 아닙니다. 동압은 유체의 속도 때문에 발생하는 압력 효과를 나타내는 값이지 직접적으로 날개를 밀어 올리는 힘을 만드는 압력 그 자체는 아닙니다. 베르누이 원리에서는 정압과 동압의 합(전압)이 일정하다는 관계를 통해, 속도 변화가 정압 변화를 일으킨다는 것을 설명해줍니다.
따라서 양력은 날개 위아래 면에 작용하는 정압의 차이에 의해 발생하는 힘이라고 이해하시면 됩니다. 동압은 이 정압의 차이를 유발하는 요인(속도변화)과 관련이있지만, 직접적으로 양력을 만드는 압력은 아닙니다.