İçerik
İnsan yapımı bir uçak, bir kuşla aynı fiziğin prensiplerine göre uçar: kaldırma ve uçuş sağlamak için çekim kuvvetlerini yenmek zorundadır. Bir uçak kanatları asansörü oluşturmak için çalışırlar ve bunu etraflarındaki havanın akışını bükerek yaparlar. Kanatsız bir uçak sadece bir otomobildir.
Uçak Kuvvetleri
Uçaklar ve kuşlar uçabiliyorlar çünkü dört kuvveti dengeliyorlar: kaldırma, ağırlık, sürükleme ve itme. Kaldırma - kanatlarının alt yüzeyinde yukarı doğru itilen kuvvet - ağırlık yerçekimi kuvveti nedeniyle uçağın ağırlığını aştığında bir uçak havaya uçar. Kaldırma düzlemin etrafındaki hava akımı ile, özellikle kanatların etrafından oluşturulur. Sürükleme, düzlemin hareketine karşı hava direncinin kuvvetidir. Bu kuvvet artan uçak hızı ile artar, ancak uçak pürüzsüz veya aerodinamik bir şekle sahipse azalır. Uçağın motorlu ve tahrik sistemi, jet veya pervane, sürtünmenin üstesinden gelmek için bir itme kuvveti oluşturur.
Newton ve Bernoulli
İki Avrupalı bilim adamı uçak uçuşunun ilkelerini açıkladı. İngiliz fizikçi Isaac Newton (1642-1727), tüm hareketli nesneler için geçerli olan üç hareket yasasını saydı. Birincisi, nesnelerin harici bir kuvvetle değişmeye zorlanmadıkça istirahatte veya düzgün hareket halinde kalmasıdır. İkincisi, bir nesneye yönelik bir gücün, bu kuvvet yönünde hızlanmasına neden olduğunu belirtir. Üçüncüsü, her güç için eşit ve zıt bir kuvvet bulunduğunu belirtir. İsviçreli matematikçi Daniel Bernoulli (1700-1782), sıvı dinamiği, sıvıların ve gazların nasıl aktığının mekaniği için matematiksel bir açıklama geliştirmede öncü olmuştur. Bernoulli prensibi olarak bilinen ana bulgusu, hava akışının hızı arttıkça basıncının düştüğünü belirtir.
Saldırı açısı
Uçak kanatları, uçuş yolu olarak da bilinen yataydan hafifçe eğilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu eğim açısı saldırı açısı olarak adlandırılır ve asansör oluşturmadaki en önemli değişkendir. Pilot, motorun uçaktaki zeminde ileriye doğru ilerlemesini sağlamak için itme hareketi yaptığında bir uçak hareket etmeye başlar. Pilot, saldırı açısını artırmak ve kalkışa ulaşmak için burnunu kaldırarak uçağı yukarı doğru döndürür. Bununla birlikte, çok büyük bir saldırı açısı uçakları durduracaktır.
Akış Eğrisi
Asansör, bir uçağın kanatlarının etrafındaki hava kıvrımı ile üretilir. Hava akımı bir kanadın ön kenarına çarptığında, bazıları üst yüzey boyunca akan, bazıları ise alt yüzey boyunca akan ikiye ayrılır. Kanat şekli, asimetrik olup, üst kısımda daha geniş bir yüzey alanı vardır. Hava akımı kanadın ön ve arka kenarları arasında hareket ederken üst yüzeye yapışır, Bernoulli prensibine göre basıncı kıvrır ve düşürür. Uçak hızlandıkça, asansör Newton'un ikinci hareket yasasına göre artar. Bu da üst yüzeydeki hava eğrisini arttırır ve kanatların arka kenarından daha fazla havayı zorlar. Uçak havada hareket ettikçe, saldırı açısında hava akışına bakan kanatların alt kısmı da hava akışını aşağıya doğru yönlendirir. Bu aşağıya doğru hava akışı, yukarı doğru yüksek basınçlı hava akışında (Newton'un üçüncü yasası) eşit ve zıt bir reaksiyon oluşturur, asansörü arttırır ve uçağı havada tutar.