Как на самом деле летают самолеты? Мы привыкли к классическому объяснению из учебников физики, основанному на форме крыла и законе Бернулли, однако этот подход содержит фундаментальные ошибки. Дерек Мюллер, автор канала Veritasium, разбирает, почему распространенная теория не работает в реальности и как на самом деле возникает подъемная сила.
✈️ Миф о «равном времени прохождения» 0:00
Большинство людей уверены, что крыло создает подъемную силу исключительно благодаря своей форме. Согласно классической теории, воздух, проходящий над верхней частью крыла, должен двигаться быстрее, чем поток под ним, чтобы оба потока одновременно достигли задней кромки.
Этот подход связывают с законом Бернулли: поскольку воздух сверху движется быстрее, он создает область пониженного давления, что и выталкивает крыло вверх. Однако Дерек Мюллер указывает на серьезные недостатки этого объяснения:
- Полет вверх ногами: Если бы подъемная сила зависела исключительно от специфического профиля крыла, самолеты не смогли бы летать в перевернутом состоянии.
- Плоские крылья: Многие ранние конструкции, включая самолеты братьев Райт, имели почти плоские крылья, которые, согласно «теории равного времени», не должны были создавать никакой подъемной силы.
- Экспериментальные данные: Реальные тесты показывают, что воздух не «встречается» одновременно у задней кромки. Поток над крылом движется настолько быстрее, что достигает конца крыла значительно раньше.
[Image of airflow around an airfoil]
🧮 Третий закон Ньютона и отклонение потока 1:05
Истинный секрет полета заключается в способности крыла отклонять воздушный поток вниз. Это достигается за счет использования асимметричных (выпуклых) профилей или изменения угла атаки крыла.
В процессе взаимодействия с крылом происходит следующее:
- Воздух под крылом отклоняется вниз за счет геометрии профиля.
- Благодаря эффекту Коанда (стремление потока прилипать к поверхности), воздух над крылом также направляется вниз вдоль его поверхности.
- Поскольку крыло отклоняет массу воздуха вниз, согласно третьему закону Ньютона, оно получает ответный импульс, направленный вверх и назад, что создает подъемную силу и сопротивление.
⚖️ Бернулли против Ньютона: ложная дилемма 1:31
Возникает закономерный вопрос: если подъемную силу можно полностью объяснить законом Ньютона и отклонением воздуха вниз, означает ли это, что принцип Бернулли ошибочен? Мюллер утверждает, что это не так.
На самом деле, воздух над крылом действительно движется быстрее, что создает разницу давлений, соответствующую подъемной силе. Ошибка кроется не в самом законе Бернулли, а в некорректном «ньютоновском» предположении о том, что потоки обязаны соединиться в одной точке у задней кромки.
Вывод автора заключается в том, что обе теории — это просто два разных способа описания одного и того же физического процесса. Правильное применение каждой из них по отдельности позволяет полностью объяснить механику генерации подъемной силы.
