何であんなに大きくて重たい飛行機が空を飛べるんだろう?重たい機体にさらに何百人もの人が乗っていたり、たくさんの荷物を載せているのにどうしてだろう?と思ったことはありませんか。
飛行機は飛べるから飛ぶ。それ以上の知識を持ち備えていない私が(笑)、空を見上げた子供たちから「飛行機ってどうやって飛んでるの?」と言われ、情けないことにこたえられませんでした(;´д`)
これをいい機会と前向きに受け取って、なぜ飛行機が飛ぶのか調べてみました♪
飛行機・航空機とは
航空法(昭和27年法律第231号)の第2条では、航空機とは「人が乗って航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空機、滑空機及び飛行船その他政令で定める航空の用に供することができる機器」と定められています。
航空機という大きなくくりがあり、その中に飛行機やヘリコプター、また飛行船やグライダーなどが分類されています。
飛行機にはどんな種類がある?
まず飛行機の大きさを分類すると、2階席が備わっている「超大型機」、300席以上を有する「大型機」、そして「中型機」「小型機」と続き、セスナ等の「超小型機」です。
そして使用される際の種類として、1944年に締結された国際民間航空条約(シカゴ条約)によって公用機と民間機に分類されています(日本は1953年に加盟しています)。公用機は国の軍・税関・警察業務に使用される航空機のことを指し、それ以外を民間航空機としています。さらにこの民間航空機は定期便と不定期便に二分化、そして商用と私用とに用途が分かれています。商用は人を乗せて運ぶ旅客機と荷物を運搬する貨物機とあり、私たちが飛行機に乗る時に利用するのはこの民間航空機(商用)ということですね(‘ω’)
飛行機には4つの力がはたらいている?
物体を動かそうとするなら必ずそこに動かす力が必要になります。飛行機にはそんな力が4つ作用しているのを知っていますか?
●推進力…前に進もうとする力
飛行機にはジェットエンジンがついているので、それを噴射することによって前に進みますよね。これが推進力です。
●抵抗力…前に進もうとするのを邪魔してくる力
風が強い日には前に進もうとしても強い風の力で進みにくかったりします。これが抵抗力で、もちろん飛行機も風の力を正面から受けます。抵抗力は物体の大きさによってもより強く作用します。
●重力…下に落ちようとする力
重力は地球に元からある力で、下に下にと引っ張られる力です。ジャンプすれば地面に着地したり、木からリンゴやミカンが落ちるのも重力の力が作用しているからですね。
●揚力…上に上がろうとする力
そしてこのあまり聞きなれない揚力。これこそ飛行機を上にあげる力です。重力の力より揚力の力が大きくなった時に、その物を上へ上へと押し上げます。
実は飛行機のある部分の形がカギ
飛行機が前に進むことが可能なのは、飛行機にかかる抵抗力よりより強い推進力、つまりジェットエンジンやプロペラによって生み出しているからです。後ろ向きに強い力を出すことによって前に前にと進みます。
ただし飛行機にはロケットのように下向きにジェットエンジンはついていませんよね。じゃあどうやって重力より揚力を上回るように作られているのか…?
実は飛行機の翼ってとっても特殊な形をしているんです。飛行機を見たことがある人ならわかると思いますが、ただ平な板というわけではありませんよね。
翼の断面図を見ると、上の全面部分がまるく盛り上がっており、後ろにいく程に下に細くなっていきます。この形こそが揚力を生み出すポイントだったんですね。
この形にすることで翼の上面には速い空気の流れが生まれ、下面には遅い空気の流れが生まれます。流れの速いところは空気の押す力が周りよりも弱くなることから、飛行機は上に押され(吸い込まれ)やすくなります。
まとめ
推進力・抵抗力・重力に関しては普段から感じていることなので、子供たちにも説明がしやすいですが、揚力だけは私も今回の記事で調べて初めて耳にする言葉でした。(学生時代に出てきているかもですが…)
飛行機のような翼の形だとなんで翼の上と下で空気の速さが変わるのか、なんで空気が速く流れている方に吸い込まれるのか…などまだまだ飛行機が飛ぶという原理にはたくさんの説明が不可欠です。
ただ一気にすべてを子供たちに説明する、となると頭がこんがらがって楽しくなくなる可能性もありますので、ひとまずはこのあたりを教えてあげると「へぇ~飛行機ってすごいんだね」や「飛行機考えた人って天才じゃん!」とわくわく聞いてくれました(*’ω’*)
みなさんもぜひ子供たちにこう聞かれたら、実はね…と教えてあげてみてくださいね♪
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