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미대 나온 여자가 들려주는 비행기 날개의 원리 일상

유튜브를 보다가 날개 없는 선풍기의 원리를 봤는데, 댓글에 비행기 날개의 원리가 잘못되었다는 댓글과 비행기가 어떻게 나는지 원리를 물어보는 댓글은 많은데, 전부 양력이니 베르누이의 법칙이니 어려운 단어가 나와서 이해하기 어렵게 설명해 놨더군요. 그래서 인터넷에 검색해보고 도서관에가서 아동도서를 찾아봤는데, 이래서 아이들이 이해할 수 있을까 싶을 정도로 설명이 좀 그랬어요.
아뿔사~ 이래서 아이들이 공부를 싫어하는구나 하는 깨달음이 왔습니다.
쉬워야 이해하고, 이해하면 재밌는데, 깨닫고 배우는 재미를 모른다면 얼마나 공부가 힘들겠어요?
그래서 준비했습니다.

이보다 더 쉬울 수 없는 비행기 날개의 원리

모든 물체는 분자로 이루어져 있죠? 공기도 산소, 질소, 수소등 분자로 구성되어 있습니다.
알갱이로 보는게 이해하기 쉬워서 열심히 동그라미 그렸습니다.
날개가 이동하기 시작하면 공기 분자가 날개에 떠밀리겠죠?
날개가 매우 빠르게 움직이기 시작했습니다. (사실 애니메이션으로 만들고 싶었는데 프로그램이 마땅한게 없고 애니메이션 만드는 방법을 다 까먹었다는거.. 그냥 빨리 스크롤 하면 움직이는 것처럼 보일지도ㅎㅎ)
유선형의 날개가 움직이며 볼록한 날개 위쪽의 공기를 밀어내면 뒤쪽에 빈공간이 생기겠죠?
그러면 어떻게 될까요?
아리스토텔레스는 "자연은 진공을 싫어한다."는 말을 남겼습니다.
빈 공간으로 앞에 많이 있는 공기가 이동하겠죠?
우리가 물에 손을 넣어 저으면 손모양대로 빈공간이 생기지 않고 금방 메워져 버리는것처럼 공기도 빈공간을 메우려고 합니다.
날개 앞쪽에 공기 분자가 촘촘히 있는 것을 밀도가 높다고 하는데, 공기는 고기압이라고 표현합니다. 그럼 공기가 희박한것은 저기압이 되겠죠? 공기는 항상 고기압에서 저기압으로 움직여서 일정한 밀도를 유지하려고 합니다. 그래서 늘 바람이 부는 것이죠.

그런데 날개 밑의 평평한 면보다 위쪽의 볼록한 면이 더 길기 때문에 위쪽의 공기가 더 빨리 움직여야 합니다. 그래야 일정한 기압이 유지되니까요. 그런데 문제가 있어요. 공기가 눈이 있는 것도 아니고 날개 위쪽으로 가야 일정한 기압이 유지되는지 알 방법이 없잖아요? 그래서 공기는 일단 날개 위아래로 갈라져서 움직이는데, 아래쪽은 공기가 많이 있기 때문에 앞쪽의 공기가 뒤로 가면 분자가 많아져서 고기압이 되요. 반대로 위쪽은 볼록한 날개에 공기가 많이 앞쪽으로 밀렸기 때문에 앞의 공기가 뒤로 빨리 간다고 해도 빈공간이었던 뒤쪽 공기가 계속 모자랄 수 밖에 없어요.
그럼 모자란 공기를 어디서 채우죠?
네, 공기는 고기압에서 저기압으로 움직이니까 고기압인 날개 밑에서 저기압인 날개 위로 움직이면 되겠죠?
공기가 밑에서 위로 움직일때 날개가 그 공기의 힘을 받게 됩니다. 그 힘이 비행기 무게보다 세지면 비행기가 뜨는거예요.
너무 너무 쉽죠? 혹시 그럴 일은 없겠지만 이해 안되셨으면 이해 될때까지 읽으시고 질문은 안받습니다. 저는 이과가 아니니까 자세한 물리 지식을 알리 없잖아요.

*정리 : 유선형의 날개는 앞으로 움직일때 날개 위쪽의 공기를 밀쳐서 날개 아래쪽으로 보내는 역할을 하기 때문에 남아도는 아래쪽 공기가 위쪽으로 올라가서 빈공간을 메우고, 그 올라가는 공기의 힘을 이용해서 뜨게 됩니다.

참고로 제가 본 책에는 날개 위쪽이 공기가 움직여야 하는 길이가 길고 아래쪽은 짧으므로 위쪽 공기가 더 빨리 움직이고, 공기가 빨리 움직이면 저기압이 되기 때문에 날개 아래쪽의 고기압에서 날개 위쪽의 저기압으로 공기가 이동하는 힘으로비행기가 뜬다고 나옵니다. 그리고 그에 대한 근거로 베르누이의 원리(유체의 속력이 증가하면 압력은 낮아진다)가 소개되어 있습니다.

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