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Date 2012/09/19 14:25:10
Name 앉은뱅이 늑대
Subject [일반] 비행기가 나는 원리?
"비행기나 헬리콥터가 하늘을 날 수 있는 것은 날개가 받는 양력(揚力, lift) 때문이라는 사실은 널리 알려져 있다. 그러나, 웹 사이트나 백과사전, 심지어 일부의 과학 교과서에도 양력이 발생하는 원리를 잘못 설명하거나 부정확하게 설명하여 학생들에게 혼란을 주고 있다는 것이 NASA(미국항공우주국)의 지적이다. 양력 설명의 오류는 무엇이고 양력이 발생하는 원리는 무엇일까?"
http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=13035&category_type=series



비행기가 나는 원리 이야기하면 항상 베르누이 원리를 이야기해 왔죠.
근데 전 암만 들어도 그 말이 무슨 말인지 이해가 안되고 납득도 안되더라고요.
그런데 오늘 네이버캐스트에 이런 기사가 나왔네요.
베르누이의 원리가 틀린 건 아니지만 비행기가 나는 건 뉴턴의 운동법칙만으로도 충분히 설명이 된답니다.
작용과 반작용에 의해 날 수 있는 거라 하네요.
비행기가 난다고 했을 때 일반인들이 직관적으로 생각하는 그 원리라는 거죠.
H2O가 산소라는 것 밖에 모르는 미천한 문과생이라 제가 제대로 이해한 건지 모르겠지만
그동안 비행기, 양력 어쩌구 하는 소리만 나오면 ???? 만 떠올리다가 저 기사를 보니 내가 그렇게 많이 모자란 놈은 아니었구나 하는 안도감이 듭니다 ^^;;;;

그냥 혼자 안도하고 있을려다가 뭔가 내가 잘못 이해한 것 같기도 하고
pgr의 능력자 분들께서 또 다른 비밀을 밝혀주실 것 같기도 해서 글 남겨 봅니다.

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12/09/19 14:26
수정 아이콘
공대 나와서 it로 밥벌어 먹고 살고 있지만
베르누이 정리와 뉴턴의 운동법칙 두개다 설명못하는것 똑같습니다
12/09/19 14:29
수정 아이콘
교양없는 미개한 이과생이 첨언합니다. H2O 는 물인줄로 아룁니다.
Siriuslee
12/09/19 14:32
수정 아이콘
공대쪽 전공수업중에 [역학] 들어간거 치고, 쉬운게 없습니다.
저도 다행히 IT쪽이라서 [역학] 들어간 수업안들은것을 다행으로 여기고 있습니다.
은하관제
12/09/19 14:39
수정 아이콘
하하하... 이녀석을 피지알에서 다시 보게 될줄이야 ㅜ
학부때 공부를 잘은 하지 못해서 기억이 가물가물합니다만 에어포일의 위아래 유속 차이를
베르누이라는 녀석을 통해 억지로(?) 이해하려 했던 그시절이 생각나네요.
그걸 뉴턴운동으로 설명하는것을 보니 확실히 이해라는 측면에서는 좀 더 쉬울꺼 같긴 하네요.
그래도 사실 저 설명이 백퍼 맞는지는 잘 모르겠어요
암튼 항공역학 너무 어려웠습니다 유유...
설탕가루인형형
12/09/19 14:40
수정 아이콘
재밌네요. 문과생이지만 베르누이의 원리에 의해서 양력이 발생한다는걸 알고 있는걸 자랑스럽게 생각하고 있었는데 틀린거였군요. 아니 틀리지는 않지만 정확하지 않다는거겠구나.
사티레브
12/09/19 14:42
수정 아이콘
그 유명한 짤이 떠오르네요
그냥 조용히 있어야겠다
12/09/19 14:48
수정 아이콘
항공 전공한 입장에서 아직도 잘 모르겠습니다.
10년 전쯤에는 여전히 베르누이 정리를 통한 양력으로 상승을 설명하긴 했었는데 당시에도 베르누이 정리를 통한 설명이 확실하지 않고 비행기가 상승하는 원리는 정확하게 모른다가 일반적인 인식이었던 것 같네요.
당시 공기역학 수업에서 에어포일 만들고 풍동에 넣어서 데이타 얻고 분석하는 실험도 했는데 기억은 거기까지 뿐 결과는 ....ㅠ.ㅜ;
다만 다만 다만 수치학적으로 베르누이 정리에 의한 설명이 가장 정확했다고 했던 것 같아요.
아무래도 다른 명확한 설명이 나오기 전까지는 여전히 베르누이 정리를 통한 양력이 가장 타당한 설득력이지 않을까 싶네요.
위의 교수님 설명을 부정할 수는 없지만.. 작용 반작용으로 설명하기에는 가능한지...
잘모르겠네요...
아이군
12/09/19 14:49
수정 아이콘
양력을 쉽게 설명할려면 / 판자를 이렇게 비스듬하게 눕혀서 -> 이쪽 방향으로 이동시키면 판자가 어느 방향으로 힘을 받을까라고 생각해 보시면 됩니다.

저도 공기의 속도 어쩌구에 낚여서 한참동안 몰랐었음.....
미흡해
12/09/19 14:53
수정 아이콘
"코안다 효과에 의해 에어포일을 지나는 공기는 아래쪽으로 흐르게 되고 그에대한 반작용으로 양력을 얻는다" 라고 들은적이...
비전력이부족하당
12/09/19 14:55
수정 아이콘
역학중에 제일 어려운 유체역학이로군요. 식품공학이 알고보니 유체역학이라 시험볼때 심각한 멘붕을 겪었었는데...

간단하게 생각해서 받음각 때문에 발생하는 공기 저항 때문에 뜨는게 아닐까 싶습니다. 비행기에 실속속도가 있는걸 생각해보면, 아무리 양력이 발생할 수 있는 구조라도 충분한 속력에 의해 날개 부분의 받음각 때문에 생기는 위로 들어올려지는 힘이 없다면 비행기는 날 수가 없지요. (근데 제가 유체역학 전공자는 아니라서 틀릴 확률이 높습니다?)

야구공 같이 공기가 흐르는 두 면의 위치 차이가 크지 않은 비행기 날개로서는, 베르누이 원리만 가지고서는 설명이 어려울거 같다는 생각이 종종 들곤 했습니다만.
12/09/19 14:55
수정 아이콘
원래... 기계/기설과 학생들이 학부때 배우는 역학 중에서도 제일 F 학점이 많이 나오는 과목이 유체역학입니다;;
그리고... 작용 반작용만으로 설명하기엔... 비행기는 엔진이 다 꺼져도 활공이 가능하지요...
12/09/19 15:00
수정 아이콘
뭐가 뭔지 하나도 모르지만 얼마전에 봤던 비행기관련 다큐멘터리에서 "비행기를 떠오르게 하는 힘,양력을 제대로 설명할 수 있는 사람은 없다"라는 해설이 나와서 무척 인상깊었던 기억이 납니다.

양력으로 설명은 하지만 현실적으로 비행기가 떠오르는 이유는 미스테리에 가깝다고 설명하더군요.
불량공돌이
12/09/19 15:09
수정 아이콘
2년전 항공역학 조교할때 시험문제로 긴경로-동시통과이론이 잘못된걸 증명하는 문제를 냈던게 기억나네요.
나름 최고 난이도라고 냈는데 (못풀거라고 생각하고 냈는데) 풀어내는 사람이 몇 있어서 놀랐었죠.
사실 전 양력을 볼텍스로 이해해서 그런지 작용반작용이 가장 심플하면서도 꽤나 정확한 설명방법이라 생각해요
앉은뱅이 늑대
12/09/19 15:11
수정 아이콘
증명은 모르겠지만 그냥 생각으론 위 아래로 나뉘어진 공기가 다시 한 곳에서 만나야 될 이유가 없을 것 같은데 (이건 뭐 견우 직녀도 아니고...) 그 동안 동시통과 이론에서는 왜 그 둘이 한번 나눠지면 반드시 다시 만난다고 이야기한 건가요?
불량공돌이
12/09/19 15:17
수정 아이콘
사실 저도 조교하면서 따로 공부하다가 그런이론이 있다는걸 처음 알았어요.
학부생용 유체역학책이나 항공역학책을 아무리 뒤져봐도 저 이론은 안 나오거든요.
아마 제 생각에는 실험적으로 비행기가 나는걸 확인하고 이론적으로 원리를 파악하려다 나온 가설이 아닐까 싶네요.
이게 오류가 있다는 걸 파악하고는 사장된 가설인데 항공역학의 역사(?)를 설명하면서 가끔 나오는게 아닐까 합니다.
이디어트
12/09/19 15:15
수정 아이콘
유체역학때 조금들었는데
위엣 말씀들대로 베르누이와 뉴턴법칙으로는 현대비행기의 모양이나 뒤집어져서 나는 곡예비행을 설명할수 없다고 들었습니다
정확하지 않다가 되겠네요

그리고 제가 수업들을 당시의 설명으로는
날개를 타고간 바람이 날개 끝단에서 모멘텀으로 인해 볼텍스가 발생하고
까지만 기억이 나고 놀랍게도 그뒤로 기억이 끊겨서 잘... [m]
자연사랑
12/09/19 15:16
수정 아이콘
우리가 학부에서 배우는 베르누이 방정식은 비압축성 비점성 유체에 제한됩니다. 실제 공기는 개압축 소점성에 비행기들은 마하 0.5 이상으로 날죠... 베르누이로만 설명하기는 힘듭니다. 그냥 받음각으로 양력과 항력이 동시에 생기는데 항력을 기름을 써서 얻은 추력으로 상쇄시켜서 앞으로 나간다고 보면 되겠네요.
그날따라
12/09/19 15:19
수정 아이콘
비행기가 나는 원리, 티비가 나오는 원리, 인터넷으로 전 세계가 하나된 원리 아직도 신기합니다.
올라갈팀은올라간다
12/09/19 15:21
수정 아이콘
우선, 기본적으로 고등학교 역학을 자세하게 알지 못하면 양력, 항력, 중력, 추력의 구분도 쉽지 않습니다.

날개가 어떻게 양력을 받느냐, 이건 참 어려운 문제입니다.
유체역학적으로 꽤나 근사한 설명은, 어떤 물체에 의해서 유동에 Circulation이 생기게 되면, 이 circulation은 그 물체에 양력을 주게 됩니다. circulation이 생기게 하는 방법은 물체를 빙글빙글 돌리거나(;; 근데 실제로 이렇게 만든 돛단배?기둥단배?도 있긴 합니다.) 물체의 모양을 잘(?) 잡아서 날개 span 방향의 vorticity를 만들면 됩니다.
이런 설명은 이해하기 어려우니까(...) 우선 실제 물리 현상과는 차이가 있는 베르누이 법칙을 끌어 옵니다. 베르누이 법칙 자체는 정확한 법칙으로, 바로 F=ma, 즉 뉴턴의 제2법칙과 동일한 법칙입니다. (네이버캐스트에서는 에너지 보존법칙이라고 했지만, 사실 에너지 보존법칙과는 상관이 없고, 운동량 보존법칙에서 유도된 식입니다.) 하지만 여기에서 베르누이 법칙이 성립하기 위해서는 여러 제약 조건이 있는데, 날개 주위의 유동은 이 제약 조건을 만족시키지 못하므로 사실 베르누이 법칙은 날개의 양력을 설명하는 데 정확하지는 않지요. 하지만 대략적으로 설명하기에는 간단해서 좋습니다.
링크의 네이버캐스트에서 소개한 긴 경로나 동시통과 이론은 정확한 이론은 아니지만, 어차피 부정확한 베르누이 법칙으로 설명할 건데 약간의 차이는 있어도 된다고 보고 보통 이런 말로 설명하는 것입니다.

설명해 놓고도 어떻게 쉽게 설명할 수 있을지는 잘 모르겠네요;;
공안9과
12/09/19 15:51
수정 아이콘
인간이 비행기를 전쟁에 이용한지도 백년이 넘어가는데, 정작 그 비행기가 뜨는 원리를 아직도 정확히 규명 못했다는게 멘붕이네요. 헐...
히히멘붕이다
12/09/19 15:55
수정 아이콘
그냥 가만히 있어야겠다......
비전력이부족하당
12/09/19 16:07
수정 아이콘
본격 유체역학 전문가들 소환글...

여기가 피지알인지 포스텍/카이스트 커뮤니티인지 모르겠네요 크크크
12/09/19 16:10
수정 아이콘
뭐라고 하는지 모르겠다. 그냥 가만히 있어야겠다(2)
노비츠키
12/09/19 17:41
수정 아이콘
물리학, 열역학, 유체역학 다 들었고 베르누이는 한 3~4번은 배운것 같은데
비행기가 왜 뜨냐고 누가물으면

비행기니깐 뜨지...
미카에르
12/09/19 18:01
수정 아이콘
모든 역학은 F=dp/dt=ma 에 의해서 지배됩니다. 유체역학의 법칙들도 마찬가지구요. 그렇게 논란이 될 주제는 아닙니다.
12/09/19 18:05
수정 아이콘
뭔 소린지 모르니 가만히 있어야겠다. (3)
제랄드
12/09/19 18:25
수정 아이콘
비행기가 뜨는 건, 뭔가 몇몇 간단한 이론으로 설명될 이야기인 줄 알았는데 덧글을 보니 그게 아니었군요.
ReadyMade
12/09/19 19:52
수정 아이콘
뭔 소린지 모르니 가만히 있어야겠다. (4)
Tristana
12/09/19 21:17
수정 아이콘
뭘까 이게..
뭔 소린지 모르니 가만히 있어야겠다. (5)
12/09/19 21:29
수정 아이콘
이쪽이 좀더 이해하기가 쉽네요

http://nipa0711.tistory.com/561
올빼미
12/09/20 00:29
수정 아이콘
결론은 그건가요? 이론보다는 실험?
9th_Avenue
12/09/20 06:00
수정 아이콘
뭐요????베? 뭐?? 뉴턴~뭐??

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