Quote from Nguyễn Trịnh Hoài My on 23/11/2021, 10:31

Nhìn thấy máy bay trên bầu trời, mình đã thắc mắc: “Làm thế nào mà máy bay có thể bay được nhỉ?”, vậy bạn có giống như mình không?

Khi nói đến tại sao máy bay có thể bay được người ta thường nghĩ ngay đến động cơ phản lực (đang được sử dụng rộng rãi ngày nay) hoặc động cơ cánh quạt (động cơ truyền thống lúc trước) chính là nguyên nhân làm cho máy bay có thể bay được nhưng sự thật không phải như vậy, bằng chứng là chúng ta có loại máy bay không cần động cơ vẫn có thể bay được trên không trung đó chính là tàu lượn (hay còn gọi là Gliders) hoặc gần gũi hơn là cánh diều. Vậy nguyên nhân nào làm cho máy bay có thể bay được? Không khí, rất đơn giản, chỉ có thể là không khí và nói một cách chuẩn xác hơn là lực nâng khí động lực học (còn gọi là lực nâng Joukowski).

Cụ thể, một chiếc máy bay chuyển động bao giờ cũng chịu tác dụng của 4 lực: lực kéo, lực cản của không khí, lực hấp dẫn và lực nâng. Theo đó, khi máy bay chạy trên đường băng, dòng khí chảy bao quanh cánh máy bay sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa mặt dưới cánh và mặt trên cánh.

Hệ quả vật lý của hiện tượng này là một lực nâng xuất hiện theo hướng từ dưới mặt đất đẩy lên trời. Máy bay càng di chuyển nhanh, lực tăng này càng lớn, cho tới mức lực nâng thắng được trọng lực Trái Đất, nhấc bổng cỗ máy khổng lồ hàng trăm tấn lên không trung.

Cánh máy bay có chức năng chống lại lực hút trái đất bằng cách cân bằng giữa lực nâng và lực hút trái đất giúp máy bay có thể ở trên không trung, động cơ đẩy có chức năng chống lại lực kéo (hay còn gọi là lực cản của không khí) để máy bay có thể di chuyển nhanh hơn trong không trung. Tới đây bạn đã rõ tại sao không cần động cơ đẩy, máy bay vẫn có thể bay rồi được chứ? Cho nên khi hai bộ phận này kết hợp với nhau, máy bay không những vừa bay được trên không trung mà còn đạt tốc độ rất cao.

Khi máy bay đang ở trên không trung với tốc độ ổn định, thì lực nâng sẽ cân bằng với lực hút, lực đẩy sẽ cân bằng với lực kéo. Nhưng, khi máy bay vừa mới cất cánh, chúng ta cần lực đẩy của động cơ lớn hơn lực kéo, do đó, động cơ sẽ chạy hết công suất với mục đích đạt được tốc độ tối đa để hỗ trợ cho cánh máy bay. Tình huống này giống như khi bạn đi xe máy dưới trời mưa, nếu bạn đi chậm bạn sẽ thấy nước mưa rơi xuống chẳng ảnh hưởng gì bạn, nhưng nếu bạn đi nhanh 100 km/h, bạn sẽ cảm thấy nước mưa bắn vào mặt rất đau. Điều này cũng tương tự như với cánh máy bay vậy.

Với tốc độ cao, lực tác động của không khí lên cánh máy bay là rất lớn, nhưng lớn không chưa đủ, cấu tạo của cánh máy bay sẽ phải có hình dạng đặc biệt thế nào đó để lợi dụng lực tác động này để có thể nâng máy bay lên. 

Khi cánh máy bay đi xuyên trong không khí, nó sẽ tách không khí thành hai luồng, một luồng không khí đi xuống và luồng còn lại đi lên. Hãy tập trung vào chỗ này, đối với luồng không khí đi xuống, nó dễ dàng đi qua mặt phẳng ra đằng sau cánh máy bay, nhưng đối với luồng không khí đi lên thì sao? Nó sẽ bị mặt cong ở trên làm cho không khí bị "khuếch tán".  Mục đích của khuếch tán đó là làm cho các phân tử khí bị loãng ra trong không gian, mà cùng một thể tích không khí, nếu ở trong không gian lớn hơn thì áp suất của nó sẽ nhẹ hơn (nếu bạn nghi ngờ điều này hãy liên tưởng tới các bình xịt khí nén), do đó, áp suất bên trên bề mặt cánh máy bay sẽ thấp hơn áp suất bên dưới bề mặt cánh máy bay. Mà áp suất lớn hơn có xu hướng đẩy vật chất về nơi có áp suất nhỏ hơn (nếu bạn nghi ngờ điều này hãy nghĩ câu hỏi tại sao gió trên trái đất được hình thành), điều này cũng có nghĩa là không khí đang đẩy cánh máy bay đi lên.

Cho nên không khí khi kết hợp với cánh máy bay sẽ tạo một lực đẩy đi lên chống lại lực hút trái đất, nếu lực đẩy lớn hơn hoặc bằng lực hút và đó chính là nguyên do giúp máy bay có thể bay lượn như những chú chim trên bầu trời rộng lớn.

Nguồn tham khảo:

https://khoahoc.tv/lam-the-nao-may-bay-co-the-bay-tren-bau-troi-2286

https://www.banhoituidap.com/p/1290/tai-sao-may-bay-co-the-bay-duoc/