베르누이의 정리는 비행기가 뜨는 원리

스위스 과학자 베르누이는 1738년에 물이나 공기의 속도가 빠르면 압력이 낮아지고 느리면 압력이 높아진다는 즉 유속이 증가하면 유체의 압력이 감소되고, 반대로 유속이 감소되면 압력은 증가한다는 베르누이의 정리를 발표하였습니다.

베르누이의 정리를 바탕으로 비행기가 뜨는 원리를 과학적으로 알아낸 것 같습니다. 비행기 날개를 옆에서 보면 아래쪽은 평평하고 위쪽은 둥근 모양입니다. 따라서 비행기가 앞으로 나갈 때 뒤로 흐르는 공기의 속도는 날개 위쪽과 아래쪽이 달라 아래쪽보다 위쪽이 훨씬 빠릅니다.

그러므로 날개의 윗면에서는 부압(negative pressure)이 생겨서 날개를 올리는 힘이 작용하고 비행기의 날개 아랫면에서는 정압(正壓)이 생겨서 날개를 위로 밀어 올리는 힘이 발생합니다. 아랫면과 윗면에 작용한 힘이 동시에 힘을 발휘하여 무거운 비행기를 뜨게 하는 양력이 발생합니다.

비행기를 뜨게 하는 원리는 베르누이의 정리로 양력이 발생하여 비행기가 뜨는 원리가 제일중요하지만 비행기가 하늘을 나는 것은 네 가지의 힘이 서로 상호작용해야 가능합니다. 그것은 앞서 말씀드린 양력을 비롯하여 중력, 항력, 추력이 있습니다.

양력, 중력, 항력, 추력의 네 가지 힘의 균형으로 비행기가 날아갑니다.

양력은 앞에 말씀드렸지만 중력, 항력, 추력을 알아봅니다. 중력은 날개의 양력이 비행기에 작용하는 중력과 평형을 이루고 있기 때문에 비행기가 수평으로 나는 것입니다. 항력은 어느 속도로 공기 속을 진행하면 날개와 비행기 전체에 공기저항이 발생하는데 이것을 항력이라 합니다.

그리고 추력은 비행기의 프로펠러나 제트엔진에 의해서 뒤로 밀리는 공기가 기체에 대한 반작용으로 힘차게 달려 나가다 활주로에서 뜨게 됩니다. 공중에서 일정한 속도로 비행을 할 때는 비행기에 작용하는 추력과 항력의 힘이 같다는 것을 의미하고 착륙할 때에는 추력보다 항력이 크기 때문에 속도가 줄어 착륙을 합니다.

만약 양력, 중력, 항력, 추력의 네 가지 힘 중 어느 하나가 갑자기 이상이 생겨 급격하게 무너진다면 하늘을 날고 있는 비행기는 끔찍한 사고를 일으키게 되는 원인이 되기 때문에 그래서 이륙하기 전 철저한 사전 정비를 합니다.

항공기는 이륙하기 전 철저한 사전 정비는 기본입니다.

베르누이 정리는 공기에서 만이 적용하는 것이 아니라 물에서도 일어날 수 있는 것을 볼 수 있습니다．음료수병의 목이 몸체보다 작은 이유도 베르누이 정리가 담겨 있는 것을 봅니다. 병목이 작은 곳에서는 액체의 속도가 빨라지고 공기의 압력은 작아져서 병에 담긴 물체는 빠른 시간 안에 밖으로 나올 수 있는 것입니다．

베르누이 정리를 쉽게 볼 수 있었던 것은 예전에 파리나 모기약의 살충제를 빨대에 달린 관을 입으로 불어 분사시킨 공기의 압력차에 의해 병속에 있던 살충제를 뿌립니다. 살충제 액이 튜브를 타고 올라와 공기 중에 미세하게 분사되는 원리도 역시 베르누이 정리에 해당합니다.

하늘을 나는 것은 오래 전부터 인간의 꿈이었습니다. 그 꿈이 이루어진 과학의 기초이론은 베르누이의 정리와 같은 연구가 있었기에 가능 하였습니다. 청소년들에게 과학의 기초이론이 중요한 것은 기초의 바탕이 없으면 노벨상도 없기 때문입니다.