Zawartość
Stworzony przez człowieka samolot lata zgodnie z tymi samymi zasadami fizyki, co ptak: musi pokonać siły grawitacji, aby osiągnąć siłę nośną i lot. Skrzydła samolotu działają w celu wygenerowania siły nośnej i osiągają to poprzez zakrzywienie przepływu powietrza wokół nich. Samolot bez skrzydeł to zwykły samochód.
Siły lotnicze
Samoloty - i ptaki - mogą latać, ponieważ równoważą cztery siły: podnoszenie, podnoszenie ciężarów, opór i pchnięcie. Samolot wystartuje w powietrze, gdy podnośnik - siła pchająca w górę na dolną powierzchnię jego skrzydeł - przekroczy ciężar samolotu z powodu siły grawitacji. Podnoszenie powstaje w wyniku przepływu powietrza wokół samolotu, szczególnie wokół skrzydeł. Przeciąganie to siła oporu powietrza przeciwnego do ruchu samolotu. Siła ta rośnie wraz ze wzrostem prędkości samolotu, ale maleje, jeśli samolot ma gładki lub aerodynamiczny kształt. Silnik i układ napędowy samolotu, zarówno odrzutowy, jak i śmigłowy, wytwarzają siłę ciągu w celu pokonania oporu.
Newton i Bernoulli
Dwóch europejskich naukowców wyjaśniło zasady lotu samolotem. Angielski fizyk Isaac Newton (1642–1727) wyliczył trzy prawa ruchu, które mają zastosowanie do wszystkich poruszających się obiektów. Po pierwsze, obiekty pozostają w spoczynku lub w jednolitym ruchu, chyba że zmuszone są do zmiany siłą zewnętrzną. Drugi stwierdza, że siła skierowana na przedmiot powoduje jego przyspieszenie w kierunku tej siły. Trzeci stwierdza, że dla każdej siły istnieje siła równa i przeciwna. Szwajcarski matematyk Daniel Bernoulli (1700–1782) był pionierem w opracowaniu matematycznego wyjaśnienia dynamiki płynów, mechaniki przepływu cieczy i gazów. Jego główne odkrycie, znane jako zasada Bernoulliego, stwierdza, że wraz ze wzrostem prędkości przepływu powietrza maleje jego ciśnienie.
Kąt natarcia
Skrzydła samolotu są zaprojektowane tak, aby lekko przechylały się z poziomu, znanego również jako tor lotu. Ten kąt pochylenia nazywany jest kątem natarcia i jest najważniejszą zmienną w generowaniu siły nośnej. Samolot zaczyna się poruszać, gdy pilot zastosuje ciąg z silnika, aby samolot ruszył do przodu na ziemi. Pilot obraca dron w górę, podnosząc nos, aby zwiększyć kąt natarcia i osiągnąć start. Jednak zbyt duży kąt natarcia zatrzyma samolot.
Krzywizna przepływu
Podnoszenie generowane jest przez zakrzywienie powietrza wokół skrzydeł samolotu. Gdy przepływ powietrza uderza w przednią krawędź skrzydła, rozpada się na dwie części, niektóre przepływające wzdłuż górnej powierzchni, a inne przepływające wzdłuż powierzchni poniżej. Kształt skrzydła jest nieco asymetryczny, z większą powierzchnią po górnej stronie. Strumień powietrza przykleja się do górnej powierzchni, gdy porusza się między przednią i tylną krawędzią skrzydła, zakrzywiając i obniżając nacisk zgodnie z zasadą Bernoulliego. Gdy samolot nabiera prędkości, siła nośna wzrasta zgodnie z drugim prawem ruchu Newtona. To z kolei zwiększa krzywiznę powietrza na górnej powierzchni, zmuszając więcej powietrza w dół od krawędzi spływu skrzydeł. Gdy samolot porusza się w powietrzu, dolne skrzydła skierowane w stronę strumienia powietrza pod kątem natarcia również odbijają część strumienia powietrza w dół. Ten przepływ powietrza w dół generuje równą i przeciwną reakcję w strumieniu powietrza pod wysokim ciśnieniem (trzecie prawo Newtona), zwiększając siłę nośną i utrzymując samolot w powietrzu.