날개 상하면 작용해 양력 발생
기체 균형유지…엔진은 추진력
Q:구름과 비행기는 어떻게 하늘에 떠 있을 수 있나요?
A: 구름을 구성하고 있는 물방울이나 얼음덩어리는 매우 작아서 직경이 1㎜의 100분의 1 정도밖에 되지 않습니다. 무게도 100만개가 모여야 겨우 1g가량이 될 정도입니다. 이렇게 가볍기 때문에 조용한 공기 속에서도 1초에 단지 몇 ㎝밖에 떨어지지 않지요.
하지만 구름 속에서는 끊임없이 바람이 불고 공기가 움직이기 때문에 구름 입자들은 계속해서 바람에 날려 위아래로 움직일 수 있고 기류를 따라 흘러가면서 공기 중에 계속 떠있을 수 있는 것입니다.
비행기나 새가 떨어지지 않는 것은 양력이라는 것으로 설명할 수 있습니다. 비행기나 새가 그러고 보니까 비슷하게 생겼죠? 이것은 베르누이의 법칙으로 설명할 수 있는데, 비행기 날개를 보면 윗면이 볼록하죠. 결국 이런 모양에 의해서 유체가 흘러가야 하는 거리가 더 멀고 공기가 더 빠르게 흐르게 되고, 만곡이 작은 아랫 면에서는 유속이 느려지게 됩니다.
베르누이의 정리에 따르면 유속이 증가하면 유체의 압력이 감소되고, 반대로 유속이 감소되면 압력은 증가합니다. 그러므로 날개의 윗면에서는 부압(negative pressure)이 생겨서 날개를 빨아올리고, 아랫 면에는 정압(正壓: positive pressure)이 생겨서 날개를 위로 밀어 올려, 이 상하면의 작용이 합쳐져서 날개에는 위로 가는 힘, 즉 양력이 생깁니다. 비행기가 일정한 속도로 수평비행을 할 때에는 날개의 양력이 기체의 중량과 균형을 잡게되는 것이지요, 엔진은 뒤에서 밀어주는 추진 작용을 하는 것입니다.
결국 무게도 무관하진 않겠지만 비행기에 작용하는 알짜 힘이 뜰 수 있을 정도의 양력과 추진력만 갖추면 비행기는 떠서 날아갈 수 있는 것입니다. 새는 이러한 것을 이용해서 늘 날 수 있는 것입니다.