Как летают самолеты?

Вы задумывались когда-либо о том,  как летают самолеты? Давайте заглянем в учебники физики, где нередко встречаешь объяснение со ссылкой на ошибочное применение уравнения Бернулли.

Возможно, эти авторы были сбиты с толку демонстрацией эксперимента с полоской бумаги. Проделайте такой эксперимент самостоятельно. Держите полоску бумаги перед губами, чтобы она свободно сгибалась под действием силы тяжести. Подуйте на верхнюю поверхность бумаги и наблюдайте, как она поднимается, занимая почти горизонтальное положение.

Возникает подъемная сила, вызванная потоком воздуха вдоль верхней изогнутой поверхности листа бумаги. Неизменно последует объяснение, что в соответствии с законом Бернулли давление меньше в быстром потоке воздуха.

Однако в этом объяснении есть ошибка. Два потока воздуха – один, исходящий из легких, а другой – неподвижный под листом бумаги,  никак не связаны друг с другом. Таким образом, применение закона Бернулли можно считать ошибочным.

Так же ошибочно объясняется подъемная сила крыла самолета, основанная на равном времени прохождения потока воздуха над крылом и под ним. Эта модель повторяется во многих учебниках и основана на том, что воздух разделяется передней кромкой крыла на два потока. Поскольку путь над крылом длиннее, чем под ним, то скорость потока над крылом должна быть больше, чтобы потоки одновременно встретились на задней кромке крыла.

Обратите внимание, что на рисунке, который обычно встречается в учебниках, показано обтекание воздухом крыла самолета. Примечательно то, что скорости потоков действительно разные, но скорость верхнего потока относительно нижнего мала. В соответствии с законом Бернулли давление воздуха над верней плоскостью крыла меньше, чем под его нижней поверхностью. Этого недостаточно, чтобы создать значительную подъемную силу.

Столкнувшись на уроке с таким объяснением возникновения подъемной силы крыла самолета, следует задуматься над тем, как получается, что самолеты могут летать вверх ногами. Не стоит строго судить учителя, если он не дает правильного ответа. Даже специалистам в области аэродинамики потребовалось много времени, чтобы прийти к правильному объяснению подъемной силы.

Давайте снова обратимся к третьему закону Ньютона: на каждое действие есть равное и противоположное противодействие. Подъемная сила начинает расти при увеличении угла атаки. Крыло самолета сохраняет определенный угол атаки, при котором поток воздуха направляется к земле. Возникает подъемная сила, направленная вверх, равная по величине и противоположная по направлению силе тяжести. Подобным образом, без участия закона Бернулли, объясняется, почему самолет может летать даже вверх ногами.