Q. 공기저항 측정하는 방정식이 있나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.공기저항계수를 측정하기 위해서는 3가지가 필요하다. 정확한 전면투영면적의 값, 어느 곳에서나 균일하고 일정한 속도의 바람, 앞뒤, 전후, 좌우 힘을 측정할 수 있는 밸런스 장비이다. 전면투영면 적은 레이저를 활용해 비교적 쉽게 얻을 수 있는 값이다. 전면투영면적이란 앞에서 보았을 때 눈에 보이는 면적이다. 항력계수가 동일하다면 전면투영면적이 클수록 공기저항도 커지기 때문이다. 면적 측정에는 일반적으로 레이저가 동원된다. 두 번째는 일정한 속도와 바람이다. 균일하고 일정한 바람을 만들려면 실제 바람이 나오는 노즐이 커야 한다. 국내 유일한 현대기아차 풍동실험실 노즐 크기는 가로 4m, 세로 7m다. 일반적인 차의 전면투영면적인 가로 2m, 세로 2m의 14배 수준이다. 그리고 세 번째로는 앞뒤, 전후, 좌우의 주행 중 실제 받는 힘을 측정해야 한다. 측정에는 밸런스(저울)이라는 장비가 동원된다. 일반적인 저울은 상하 방향 힘을 측정하지만 항력 계수 산출이 가능한 풍동실험실 밸런스는 앞뒤, 전후, 좌우의 세 방향을 모두 측정한다. 전후 방향은 연료 효율과 직접적인 관련이 있고, 상하 방향인 양력과 좌우방향의 측력은 주행 안정성과 연관된다. 이들 세 가지 조건이 충족된 후 항력 계수가 산출된다
지구과학·천문우주
Q. 비행기는 어떠한 원리로 공중에 뜨는 건가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.베르누이의 원리와 작용반작용 모두 비행기가 뜨는 원리를 설명하는 데에 사용되는 이론입니다. 베르누이의 원리는 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소한다는 원리입니다. 비행기 날개 위쪽과 아래쪽은 공기의 흐름이 다르기 때문에 날개 위쪽의 공기는 아래쪽에 비해 속도가 빠릅니다. 이렇게 되면 날개 위쪽의 압력은 낮아지고, 날개 아래쪽의 압력은 상대적으로 높아집니다. 이 압력 차이로 인해 비행기는 위로 추진되는 원리입니다.작용반작용의 원리는 공기의 흐름에 의한 원리입니다. 비행기 엔진에서 배출되는 기체나 비행기 날개의 모양을 통해 공기를 앞으로 밀어내면, 그 반대로 비행기는 공기의 반작용으로 인해 앞으로 나아갈 수 있습니다.