양력

소개

양력

목차

1.양력의 정의

2.양력의 원리

3.양력의 실생활 예
-비행기
-야구
-축구
-새의 날개
-철새 이동
-회전에 의한 양력 발생
-자동차 뒷날개
-부메랑
-딤플
-순항미사일
-다리우스풍차
-헬리콥터
-위그선
4.참고문헌

본문내용

1. 양력의 정의
양력이란 물체가 유체 속에서 움직일 때 생성되는 기계적인 힘의 일종으로 유체 속을 운동하는 물체에 운동 방향에 수직으로 작용하는 힘의 합력을 말함.


2. 양력의 원리
기구가 양력이 발생되도록 하려면 윗면과 아랫면에 압력분포가 다르게 발생하도록 설계되어야 합니다. 이런 압력분포는 속도의 차이에 의해 발생하는데 베르누이 방정식인

에 의해 속력이 높은 곳에서는 압력이 감소하게 되고 속력이 낮은 곳에서는 압력이 증가하게 됨을 알 수 있습니다. 즉 이런 압력차에 의해 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 공기가 이동하게 되고 그 결과 양력이 발생하게 됩니다.
이처럼 기구에서 속도차가 나는 이유를 비행기 날개를 보면 알 수 있습니다.

위 위 그림에서와 같이 비행기 날개는 비대칭으로 이뤄져 있습니다. 위 그림과 같이 대칭인 경우에는 위쪽과 아래쪽의 공기흐름이 같아서 속력의 변화가 발생하지 않아 압력차가 발생하지 않습니다. 하지만 위 그림과 같이 날개가 비대칭인 경우에는 날개 뒷부분에서 공기의 와류 현상이 일어나 시계반대 방향으로 공기가 회전하는 현상이 나타나게 됩니다. 이런 공기 흐름은 비현실적인 흐름으로 이를 억제하기 위해 날개 주위에 시계방향의 공기 흐름이 형성됩니다. 이를 순환이라 합니다. 이 순환에 의해 공기의 속도차가 발생하고 압력차가 발생하여 양력이 발생하게 되는 것입니다.


위 그림에서 검은색 점선화살표는 유체의 평균속도 의 크기를 검은 실선화살표는 시작와류에 의해 형성되는 순환의 크기를 나타냅니다. 날개의 윗부분을 보면 평균속도와 순환의 방향이 같아 공기 속도가 증가하는 반면 날개의 아랫부분은 평균속도와 순환의 방향이 반대가 돼서 속도가 감소하게 됨을 알 수 있습니다. 이 결과 위쪽은 압력이 감소하고 아래쪽은 압력이 증가하여 아래에서 위쪽으로 작용하는 양력이 발생하게 됩니다. 대칭형 물체라도 받음각이 존재하면 양력이 발생하게 됩니다. 받음각이란 기류와 날개의chord line이 이루는 각을 의미합니다.

왼쪽 그림과 같이 받음각이 0인 경우는 양력이 발생하지 않지만 오른쪽 그림과 같이 대칭이라도 받음각이 존재하면 순환이 발생하고 속도 차에 의한 압력차가 발생해 양력이 발생하게 됩니다. 이러한 받음각은 물체를 띄우는 데만 적용되는 것이 아니라 물체를 회전하는 경우에도 사용됩니다. 받음각이 클수록 양력이 더 크게 작용하여 받음각이 낮은 쪽으로 회전하게 됩니다. 공처럼 모든 방향에서 대칭을 이루는 경우에는 공의 회전에 의한 순환이 발생해 양력이 발생하게 됩니다.

참고자료

· 교재 유체역학, 김병하 모양우 손창호 윤순현 윤준용 전운학 ,출판사 청문각(1996.8월 15일) p698~714
· 유체역학 - 유상신 저 출판사 : 희중당.
· 두산백과사전, 위키디피아
· Munsun young fundamentals of fluid mechanics,
· Getty imange,
· 출판사 ; McGraw-Hill Korea 저자 ; Yunus A.Cengel, John M. Cimbala P 548 ~ P 558
· 정방형 딤플을 가진 원주의 항력감소에 관한 연구
· 노기덕 ( No Gi Deog ) , 박지태 ( Park Ji Tae )
· 경상대학교 해양산업연구소 | 해양산업연구소논문집 (구)해양산업연구소보 | 2003 스핀된 골프공의 동역학적인 연구
· 한태종 ( Han Tae Jong ) , 김용선 ( Kim Yong Seon )
· 전주대학교 예술문화연구소 | 예술문화 | 2003