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양력과 받음각
과천과학관에서 본 양력과 받음각
 
신종민 기사입력  2014/07/15 [19:14]
http://blog.naver.com/shin214214
유체가 있는 곳 어디에서든 4개의 힘이 작용하는데 유체 방향에 반대방향으로 가려는 힘이 추력, 유체가 나아가는 방향으로 가려는 힘 항력, 위로 올라가는 힘 양력, 밑으로 내려가는 힘 중력이 작용합니다. 양력에 대해서 더 설명하자면 양력이란 물체의 주위에 유체가 흐를 때 물체의 표면에서 유체의 흐름방향에 수직방향으로 작용하는 힘입니다. 양력은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 생깁니다. 양력은 유체를 밀어내려는 힘의 반작용으로 나타내며 이것을 Fy라 하면 그 크기는 물체의 흐름 방향에 대한 경사각(받음각) θ, 물체의 면적 S, 흐름의 속도 V, 유체 밀도 δ에 따라 정해지며, 일반적으로 Fy=1/2 ·ρV2SC로 표시합니다.

이 양력이 생기도록 하려면 받음각이 필요합니다. 받음각은 비행기의 날개를 절단한 면의 기준선과 기류가 이루는 각도로 받음각이 클수록 양력이 발생하기 쉽고 작아질수록 양력이 발생하기 어렵습니다. 받음각을 가진 날개 위쪽을 흐르는 공기는 아래쪽을 흐르는 공기에 비해 빨라집니다. 날개 위쪽을 흐르는 공기의 가속에 의한 운동에너지 증가는 곧 압력에너지의 감소를 불러오고 이로 인해 날개의 위아래 면에는 압력차가 발생하게 되며, 날개는 공기가 흐르는 방향에 수직한 방향으로 떠오르게 됩니다. 특히 이 점은 비행기 날개의 단면 형상에 대해서 설명할 때 더 효과적입니다. 단면이 직사각형 모양의 평평한 날개라도 받음각만 주면 양력이 생겨서 위로 떠오르지만 그렇게 하면 저항이 커져서 비효율적입니다. 그래서 비행기의 날개는 일반적으로 위쪽이 아래쪽보다 더 볼록한 형태로 제작되는데, 이는 저항을 줄이면서 양력을 극대화하는 형태가 됩니다. 이러한 형태를 익형이라고 하고 이 익형은 항력보다 훨씬 큰 양력을 만들어 냅니다.
양력과 받음각이 이용되는 곳은 대표적으로 우리가 사용하는 항공기입니다. 하지만 그 외에도 하드디스크 드라이버와 자동차의 스포일러도 있습니다. 하드디스크 드라이버는 정밀한 데이터 처리를 위해서는 헤드가 플래터위에 떠있어야 하므로 미세한 양력을 발생시켜 떠있게 만들고 자동차 스포일러는 자동차의 형태가 유선형으로 되어있어 빠른 속도로 달릴 경우 바퀴가 떠오르는 경우가 생기는데 그것을 방지하기 위해 익형의 반대모양으로 만들어진 것이 스포일러입니다.
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기사입력: 2014/07/15 [19:14]  최종편집: ⓒ sciencecc.com
 
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