Dlaczego samolot lata?

Dlaczego samolot lata – w sumie banalne pytanie, ale po zastanowieniu, odpowiedź wcale nie jest już taka oczywista 🙂 Jak nietrudno się domyślić, chodzi o fizykę, której większość ludzi nie lubi (ja nie jestem tutaj wyjątkiem :)). W każdym razie spróbuję to wytłumaczyć możliwie najprościej.

Siła grawitacji

Mam nadzieję, że każdy rozumie, że na samolot działa siła przyciągania ziemskiego, inaczej nazywana siłą grawitacji. Jest ona skierowana prostopadle w dół, w stronę środka Ziemi, bo według legendy na głowę Newtona spadło jabłko wiszące bezpośrednio nad nim, a nie owoc z jabłonki oddalonej od niego o 30 metrów (swoją drogą to by było niezłe – obserwujesz mewy nad morzem, wydaje Ci się, że jesteś bezpieczny, bo ptaki nie latają Ci nad głową – a tu nagle niespodzianka – wielka biała „kupna” plama na kurtce. Ups :)).

Siły poziome

Ale porzućmy ptaki latające i wróćmy do maszyn. Inną siłą działającą na samolot jest siła ciągu, pochodząca od silnika bądź silników. To też jest logiczne, bo wszyscy wiemy, że bez silników samolot pasażerski nie wzbije się w powietrze (o budowie silników odrzutowych i ich zasadzie działania będzie jeden z kolejnych postów). Sile ciągu przeciwstawiają się siły oporu powietrza – hamują one nabierający prędkości samolot. Kto jechał kiedyś rowerem pod wiatr (czyli w sumie zawsze), ten wie, o czym mówię 🙂

Obrazek przedstawiający rozkład sił poziomych działających na samolot oraz siłę grawitacji.

Dlaczego samolot lata?

Te trzy siły – grawitacja, siła ciągu i opór są skierowane różnie – jedna w dół, dwie na boki. To dlaczego samolot lata do góry? Odpowiedzialne jest za to powietrze. Struga powietrza zderzając się ze skrzydłem samolotu rozdziela się w celu ominięcia tej przeszkody – część strugi płynie górą, część – dołem. Jeśli zwrócicie uwagę na geometrię skrzydła zauważycie, że jest ono wyprofilowane w taki sposób, aby droga, jaką musi pokonać struga była mniejsza z dołu skrzydła – gdzie powierzchnia jest płaska niż z góry gdzie jest ona nachylona.Wytłumaczenie, dlaczego samolot lata - powstawanie siły nośnej

Rozdzielona struga musi się ponownie połączyć, więc ta jej część, która leci wyżej (po dłuższej drodze) musi też lecieć szybciej niż ta z dołu skrzydła. Różne wartości prędkości powodują powstanie różnicy ciśnień – podciśnienia i nadciśnienia. Właśnie ta różnica ciśnień jest odpowiedzialna za powstanie siły nośnej, która przeciwstawia się sile ciążenia. Jeżeli będzie ona większa od siły przyciągania ziemskiego to wygra, samolot się wzniesie w przestworza. Gorzej jak przegra 🙂

Waga samolotu a spalanie

Swoją drogą, zastanawialiście się kiedyś ile waży samolot? To akurat zależy od jego typu, wyposażenia, liczby pasażerów, ilości bagażu, zabranego paliwa, itp. ale sam samolot pasażerski waży ok. 150-200 ton. Dla porównania słoń waży jakieś 5 ton. Boeing 747 waży ok.180 ton, czyli tyle samo co 36 słoni 🙂 A zazwyczaj jest tak, że samolot zabiera jeszcze ze sobą ładunek, często o masie równej lub nawet przekraczającej te 36 własnych słoni (może to będzie nowa jednostka miary – są konie mechaniczne, może wprowadzę słonie lotnicze? :))

Maksymalna masa startowa Boeinga 747 wynosi więc około 400 ton. Leci on na wysokości 10-12 km z prędkością około 900 km/h i zabiera ze sobą jakieś 200 tys. litrów paliwa. Zaraz przy starcie samolot jest najcięższy, dlatego też spala najwięcej – około 8,5 tony na godzinę. Potem, w miarę utraty masy paliwa, wartość ta uśrednia się mniej więcej na poziomie 5-6 ton na godzinę. To też, mam nadzieję, że jest logiczne. Jak jeżdżę Golfem bez pasażerów, to też mi mniej paliwa idzie a i nawet pod górkę czasem daję radę wyjechać 🙂