양력이란 무엇인가?

양력은 기계적인 공기력이다.

양력(Lift)은 비행기 무게와 반대 방향으로 작용하며 비행기를 공중에 띄운다. 양력은 비행기의 모든 부분에서 발생하지만, 일반 항공기의 양력 대부분은 날개에서 발생한다. 비행기가 공기 중을 이동할 때 발생하는 기계적인 공기력이 양력이다. 양력은 힘이므로 크기와 방향을 가진 벡터다. 양력은 물체의 압력 중심(center of pressure)에 작용하며 흐름 방향에 수직이다. 양력의 크기에 영향을 주는 요소가 몇 가지 있다.

 

양력은 어떻게 발생하는가?

양력 발생에 대한 설명이 백과사전, 기본 물리 교과서, 웹 사이트에 많이 있다. 불행하게도 많은 설명이 잘못되었고 부정확하다. 양력 발생 이론은 큰 논쟁거리이며 열띤 논의가 이뤄지는 주제다. 양력과 양력의 기원을 이해할 수 있도록 여러 쪽에 걸쳐 다양한 이론을 설명하고 유명한 여러 이론이 어떻게 잘못되었는지 설명한다.

움직이는 기체가 흐르는 방향이 고체로 인해 바뀌면 양력이 발생한다. 뉴턴의 제3 법칙인 작용과 반작용 법칙에 따르면, 흐름이 어떤 방향으로 변하면 그 반대 방향으로 양력이 발생한다. 공기는 기체이고 분자는 자유롭게 움직일 수 있으므로 어떤 단단한 표면에 의해 흐름이 휘어질 수 있다.

항공기 날개를 예로 들면 날개 위쪽과 아래쪽 표면에 의해 흐름이 휘어진다. 위쪽 표면에서 휘어지는 흐름을 무시했기 때문에 부정확한 양력 이론이 나왔다.

유체가 없으면 양력도 없다.

양력은 기계적인 힘이다. 유체(액체나 기체)와 고체의 상호 작용 및 접촉으로 양력이 발생한다. 한 물체가 물리적인 접촉 없이 다른 물체에 영향을 주는 중력장이나 전기장과 같은 힘의 장(force field)으로 양력이 발생하지 않는다. 유체가 없으면 양력도 없다. 우주선은 날개에 발생하는 양력으로 우주에 머물 수 있는 것이 아니라 우주선의 속도에 관련된 궤도 역학에 의한 것이다. 우주는 거의 진공이다. 공기가 없으면 날개에 양력이 발생하지 않는다.

움직임이 없으면 양력도 없다.

양력은 고체와 유체의 속도 차이로 발생한다. 물체와 유체 사이에 움직임이 있어야 한다. 움직임이 없으면 양력도 없다. 물체가 정지된 유체 속을 움직이든 유체가 정지한 물체를 지나가든 차이는 없다. 양력은 움직이는 방향에 수직으로 작용한다. 항력(Drag)은 움직이는 반대 방향으로 작용한다.

 

양력의 발생 원리

 

원문 보러가기

What is Lift? - Glenn Research Center | NASA