Mời bạn cùng tìm hiểu về lực nâng giúp máy bay có thể cất cánh khỏi mặt đất.
Vào năm 1917, cái năm mà Albert Einstein giải thích cho mọi người biết về mối quan hệ giữa không gian và thời gian, ông cũng đã thiết kế ra cánh máy bay, nhưng tiếc là nó có nhiều thiếu sót do được dựa 1 trên giả thuyết chưa hoàn chỉnh. Vậy thì Einstein đã sai ở đâu? Và rốt cuộc thì máy bay đã bay như thế nào? Mời các bạn cùng GVN 360 đi tìm câu trả lời trong bài viết này nhé.
Máy bay tạo ra lực nâng được là nhờ chênh lệch áp suất ở phần trên và phần dưới cánh máy bay
Theo lẽ thường tình thì chúng ta sẽ không nghĩ không khí là 1 môi trường chất lỏng, nhưng nói như vậy cũng không sai đâu các bạn ạ, chỉ là nó không “đậm đặc” bằng những chất lỏng khác mà thôi. Những thứ nhẹ hơn không khí sẽ “nổi” (giống như cái phao nổi trên mặt nước vậy), còn những thứ nặng hơn sẽ cần 1 lực đẩy lên để nó có thể “nổi”. Đối với máy bay, phần lớn lực này sẽ được tạo ra bởi cánh máy bay.
Khi máy bay di chuyển, không khí sẽ tiếp xúc với bề mặt cánh máy bay, và sẽ có 1 lớp màng mỏng “dính” lại trên cánh. Lớp màng này sẽ kéo không khí xung quanh đi chung với nó. Lúc này, không khí sẽ chia thành nhiều đường chạy lên phía trên và xuống phía dưới cánh, bám theo đường cong của cánh.
Khi không khí đi lên phía trên, nó sẽ tạo ra gia tốc hướng tâm (centripetal acceleration) do phải đi theo đường cong. Cũng giống như lúc bạn ngồi trong xe hơi, khi xe ôm cua gắt qua 1 phía thì người bạn sẽ bị đẩy về phía còn lại vậy. Chính nhờ vậy mà không khí phía trên sẽ có tốc độ nhanh hơn so với không khí phía dưới. Điều này cộng với việc áp suất phía trên cánh máy bay giảm sẽ giúp kéo thêm nhiều không khí đi qua phần trên cánh.
Trong khi đó, không khí phía dưới cánh máy bay sẽ ít bị đổi hướng hơn, tốc độ cũng không thay đổi nhiều. Vì thế nên áp suất phía dưới cánh may bay sẽ cao hơn phía trên. Sự chênh lệch áp suất này sẽ giúp tạo lực nâng. Máy bay chạy càng nhanh, chênh lệch áp suất càng nhiều, và kết quả là lực nâng càng lớn. Một khi lực nâng đủ lớn để vượt qua trọng lực, máy bay sẽ cất cánh.
Có một điều cần lưu ý là đường cong của cánh máy bay không phải là thứ tạo ra lực nâng nhé. Thực chất, cánh máy bay phẳng được sắp xếp cho nó nghiêng lên trên cũng có thể tạo ra lực nâng, miễn là không khí uốn quanh nó. Điều này càng củng cố cho luận điểm về chênh lệch áp suất.
Albert Einstein đã sai khi nghĩ rằng cánh càng cong càng tạo ra nhiều lực nâng
Mặt khác, nếu sử dụng cánh quá cong hoặc có góc nghiêng quá “đứng” thì nó có thể phản tác dụng đó nhe. Luồng khí phía trên cánh có thể bị tách ra khỏi cánh và trở nên hỗn loạn, và đây có thể là nguyên nhân khiến cho thiết kế cánh máy bay của Einstein thất bại. Einstein nghĩ rằng khi cánh càng cong, nó sẽ càng tạo ra nhiều lực nâng. Thế nhưng có 1 phi công lái thử chiếc máy bay và nói rằng nó dập dìu y như 1 con vịt mang bầu bay trên trời vậy.
Một số thông tin khác về cách máy bay tạo ra lực nâng
Lời giải thích phía trên là một phiên bản nói ngắn gọn giúp phần lớn bạn đọc dễ hiểu, dễ hình dung; chứ để giải thích cặn kẽ cái này thì sẽ rất phức tạp. Sẽ còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến lực nâng của máy bay, chẳng hạn như phần không khí xoáy (air vortex) tạo ra ở phía đuôi cánh. Và mặc dù các chuyên gia đều đồng tình là chênh lệch áp suất đã tạo ra lực nâng cho máy bay, để giải thích áp suất đó được tạo ra như thế nào thì mỗi người lại có 1 kiểu khác nhau. Có người thì tập trung giải thích chuyển động của không khí trên bề mặt cánh, có người thì nói lực nâng được tạo ra do không khí được đẩy xuống dưới.
Tuy nhiên, khi nói về tính toán thì không ai bàn cãi gì cả. Các kỹ sư sẽ sử dụng 1 bộ công thức gọi là phương trình Navier-Stokes để xác định luồng khí đi qua cánh máy bay, đồng thời biết rõ cách mà lực nâng được tạo ra như thế nào.
Hi vọng thông tin trên sẽ giúp bạn hiểu thêm về cách máy bay có thể bay trên bầu trời. Nếu các bạn có góp ý hoặc bổ sung thì hãy chia sẻ với mình bên dưới phần bình luận nhé. Cảm ơn các bạn đã quan tâm đến bài viết này.
Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:
- Mời bạn trải nghiệm cảm giác đáng sợ của rơi máy bay với VR 360 Youtube
- Top 8 tựa game cho bạn trải nghiệm cảm giác đầy kịch tính trên máy bay
- Vì sao cánh máy bay thương mại thường được vuốt cong ở chóp? Chi tiết tuy nhỏ nhưng lợi ích hơi bị nhiều
- Hướng dẫn lắp “thiên nhãn” cho bạn quan sát tất cả máy bay đang tung cánh trên thế giới
- Vì sao máy bay chở khách xòe cánh khi đáp? Sau đây là câu trả lời cho bạn
Nguồn: TED-Ed
Mời các bạn theo dõi fanpage của chúng mình theo đường link dưới đây để cập nhật những tin tức về game, công nghệ và nhiều thông tin thú vị khác nữa nhé!
