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항공

  • 양력에 대한 잘못된 설명

      흔히 잘못 알고 있는 양력의 원리

      비행기가 나는 원리를 설명할 때 지금껏 많은 관련자료에서 왼쪽과 같은 그림을 사용했는데요. 날개 윗면의 공기는 빨라서 낮은 압력을 나타내고 아랫면의 공기는 속도가 느려 높은 압력을 갖게 되어 결과적으로 비행기는 위로 뜬다는 것이었죠.

       

      긴 경로 이론(Longer Path Theory)

      이 설명의 핵심은 "날개 끝에서 두 공기 흐름이 동시에 만난다"는 가정입니다. 이것 때문에 더 먼 거리를 가야하는 윗면의 공기흐름이 빨라지고 압력차가 발생한다는 것이죠. 이른바 긴 경로 이론(Longer Path Theory)입니다. 하지만 이 이론이 잘못된 것임을 입증하는 여러 증거들이 있습니다.  

  • 양력에 대한 잘못된 설명

      윗면이 짧다면?

      왼쪽 그림은 초임계 에어포일의 단면입니다. 보시는 바와 같이 윗면의 길이가 더 짧습니다. 긴 경로 이론에 따르면 이런 날개를 가진 비행기는 아래 방향으로 힘을 받아야 하지만 결과적으로 초임계 에어포일이 적용된 NASA의 수많은 시험기들은 무사히 비행에 성공하였습니다.

      종이비행기는?

      날개 윗면과 아랫면의 길이가 같은 종이비행기 역시 비행에는 문제가 없습니다. 전동모터만 달아준다면 배터리가 허용하는 한 땅에 떨어뜨리지 않고 비행시킬수도 있죠.  

  • 양력에 대한 잘못된 설명

      날개 주변의 공기 흐름을 컴퓨터 애니메이션으로 나타낸 자료입니다. 긴 경로 이론이 설명했던 것과는 달리 윗면을 지나는 공기는 훨씬 더 빨리 날개 끝에 도달하는 것을 확인해볼 수 있습니다.[이미지참조 : Kraaiennest at wikemedia.org]

    • 실제 풍동실험 동영상입니다.

      23초부터 살펴보시면 긴 경로이론의 가정이 틀렸다는 것을 확인해 보실 수 있습니다.  

      20세기초 독일의 한 교과서에서 양력의 원리를 설명하기 위해 긴 경로 이론을 활용한 이후 별다른 비판없이 이 설명이 널리 퍼지게 되었다고 합니다. 현재 고등학교 교과서나 교사용 지침서에서도 이런 잘못된 설명이 실려있는 상태입니다. 긴 경로 이론 어디에도 두 공기 흐름이 날개 끝에서 만나야 한다는 합리적인 근거는 제시되어 있지 않습니다. 당연히 참인 명제인냥 가정하고 있을 뿐이죠.

      양력이 발생하는 정확한 메커니즘을 이해하기 위해서는 다시 뉴턴의 방정식으로 돌아가야 합니다. 바로 '작용과 반작용의 법칙'입니다.

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