1. Aerodynamik:
* Lyft och dra: De grundläggande principerna för hiss och drag, härrörande från Bernoullis princip och Newtons rörelselag, är viktiga för att förstå hur ett flygplan genererar kraften för att förbli luftburen. Vingar är utformade för att skapa en skillnad i lufttryck över och under, vilket genererar lyft. Drag, den motsatta kraften, minimeras genom strömlinjeformade former och design.
* flygkontroller: Ailerons, hissar, rodrar och klaffar är kontrollerade ytor som manipulerar luftflödet för att kontrollera flygplanets tonhöjd, rull och gabb. Fysik dikterar hur dessa rörelser påverkar flygplanets bana.
* flygstabilitet: Stabiliteten hos ett flygplan bestäms av dess aerodynamiska egenskaper, vilket säkerställer att den kan återhämta sig från störningar och upprätthålla en stabil flygväg. Fysik hjälper till att beräkna stabilitetsmarginaler och säkerställa säker flygning.
2. Framdrivning:
* jetmotorer: Jetmotorer utnyttjar Newtons tredje lag (för varje handling finns det en lika och motsatt reaktion). De äter luft, komprimerar den, bränner bränsle och utvisar heta gaser, genererar tryck. Fysik styr termodynamiken och vätskedynamiken i denna process.
* propeller: Propeller arbetar genom att skapa en tryckskillnad mellan fram- och baksidan av bladen, trycka luft bakåt och driva flygplanet framåt. Fysik styr propellens effektivitet och hur den interagerar med luften.
* raketmotorer: Raketer använder principen om bevarande av fart och utvisar massa (drivmedel) i en riktning för att generera tryck i motsatt riktning. Fysik dikterar design och drift av raketmotorer, avgörande för rymdskepp och vissa militära flygplan.
3. Mekanik och material:
* Strukturell design: Flygplanstrukturer är utformade för att motstå stress och ansträngning, med tanke på de krafter de kommer att uppleva under flygningen. Fysik, särskilt mekanik och materialvetenskap, spelar en avgörande roll för att utforma lätta men ändå robusta flygramar och komponenter.
* Stressanalys: Att förstå fördelningen av krafter och spänningar inom ett flygplan är avgörande för att säkerställa säkerhet. Fysikbaserade simuleringar och beräkningar används för att förutsäga potentiella felpunkter och optimera designen.
4. Navigering:
* Inertial Navigation Systems (INS): INS använder accelerometrar och gyroskop för att spåra ett flygplanets rörelse och position i förhållande till dess utgångspunkt, förlita sig på principer om tröghet och vinkelmoment.
* Global Positioning System (GPS): GPS använder radiosignaler från satelliter för att fastställa flygplanets plats och tillämpa principer för elektromagnetisk strålning och tidsmätning.
5. Väder och meteorologi:
* atmosfäriska förhållanden: Vind, temperatur, luftfuktighet och atmosfärstryck är alla kritiska faktorer vid flygplanering och drift. Fysik styr atmosfärens dynamik, vilket gör att piloter och meteorologer kan förutsäga och navigera väderförhållanden.
6. Miljöpåverkan:
* bullerföroreningar: Fysik förklarar generering och förökning av ljudvågor, vilket hjälper till att mildra bullerföroreningar från flygmotorer.
* Bränsleeffektivitet: Fysik spelar en avgörande roll i att utforma flygplan och motorer som minimerar bränsleförbrukningen, vilket leder till bättre miljöhållbarhet.
Sammanfattningsvis Fysiken vävs in i alla aspekter av luftfarten. Från rörelselagen som styr flyger till komplikationerna med material och motorer ger fysiken grunden för vår förståelse för hur flygplan flyger och tekniken som gör det möjligt.
