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거대한 비행기가 어떻게 하늘에 머물 수 있는지 궁금했던 적이 있나요? 마법처럼 보일 수 있지만, 비행의 원리는 기본적인 물리학에 기반을 두고 있습니다. NASA는 풍선, 작은 공, 팬, 스톱워치와 같은 일상적인 물건을 사용하여 항공기에 작용하는 네 가지 힘, 즉 무게, 추력, 항력, 양력을 보여주는 간단한 실험을 개발했습니다.

비행을 네 가지 경쟁하는 힘 사이의 끊임없는 균형 잡기라고 상상해 보세요. 그들의 관계를 이해하면 비행기가 어떻게 나는지 그 비밀을 알 수 있습니다.

• 무게: 이것은 항상 아래로 작용하는 항공기에 대한 지구의 중력입니다. 비행기가 무거울수록 무게가 더 커집니다. 무게를 극복하려면 항공기에 충분한 양력이 필요합니다.
• 추력: 일반적으로 엔진에 의해 생성되는 전진력입니다. 추력이 클수록 가속도가 빨라집니다. 간단한 풍선이 이를 보여줍니다. 풍선을 놓으면 빠져나가는 공기가 풍선을 앞으로 밀어내는 추력을 생성합니다.
• 항력: 항공기의 움직임에 반대하는 공기 저항입니다. 항력은 속도에 따라 증가하며 비행기의 모양과 공기 밀도에 따라 달라집니다. 유선형 디자인은 항력을 최소화합니다. 마치 매끄러운 자동차가 공기를 통해 더 빠르게 움직이는 것과 같습니다. 공기 중에서 공을 굴리는 것과 물 속에서 공을 굴리는 것을 비교하여 테스트해 보세요. 물의 저항이 더 커서 공의 속도가 더 눈에 띄게 느려집니다.
• 양력: 무게에 반대하는 위쪽 힘입니다. 날개는 곡선형 윗면(에어포일 모양)을 통해 양력을 생성합니다. 공기가 날개 위로 흐르면서 위쪽으로 더 빠르게 움직이는 공기가 아래쪽으로 더 느리게 움직이는 공기에 비해 더 낮은 압력을 생성하여 위쪽 양력을 생성합니다. 종이를 입에 대고 위로 불어보세요. 종이가 올라가면 양력이 작용하는 것을 보여줍니다.

NASA의 교육 자료에는 어린 학습자를 위해 이러한 개념을 구체적으로 만드는 매력적인 실험이 포함되어 있습니다. 가정용품을 사용하여 아이들은 다양한 모양이 항력에 어떤 영향을 미치는지 또는 무게가 낙하 속도에 어떻게 영향을 미치는지 관찰할 수 있습니다. 이러한 활동은 추상적인 원리를 대화형 발견을 통해 구체적인 이해로 바꿉니다.

이러한 힘을 이해하면 주요 항공 현상을 설명할 수 있습니다. 항공기는 이륙하는 동안 무게를 극복할 수 있을 만큼 충분한 양력을 생성하기 위해 가속합니다. 곡선형 날개 디자인은 양력 효율을 극대화합니다. 이 지식은 더 안전하고 효율적인 항공기를 설계하는 기반을 형성합니다.

다음에 비행기가 머리 위로 날아가는 것을 보게 되면, 우리 주변에 있는 비행을 가능하게 하는 놀라운 물리학인 보이지 않는 힘을 생각해 보세요.