Bạn đã bao giờ nhìn ra ngoài cửa sổ máy bay và nghĩ: "Thật hoang dã. Làm sao chúng ta có thể lên được đây?"

Ý tôi là, chúng ta đang bay lượn trên không trung hàng ngàn feet bên trong một ống kim loại nặng hàng tấn. Không có sợi dây nào giữ chúng ta lại, không có con chim nào kéo chúng ta, vậy mà... chúng ta vẫn ở đó, lướt qua những đám mây như thể đó là điều bình thường nhất trên thế giới.

Nghe có vẻ gần như bất khả thi, phải không? Nhưng đây mới là phần thú vị - nó không phải là phép thuật, mà là khoa học. Và hôm nay, chúng ta sẽ phân tích nó một cách đơn giản, dễ hiểu. Vậy nên, hãy thắt dây an toàn nhé — hãy cùng tìm hiểu xem máy bay bay được trên không trung như thế nào nhé!

Từ “ma thuật” là: Lực nâng.

Hãy bắt đầu với yếu tố quan trọng nhất trong vở kịch bay cao này—lực nâng. Lực nâng là lực hướng lên trên, theo nghĩa đen, giữ máy bay trên không. Nếu không có nó, máy bay sẽ chỉ lăn trên đường băng và đâm vào cỏ.

Vậy lực nâng được tạo ra như thế nào? Tất cả phụ thuộc vào hình dạng của cánh. Cánh máy bay không phẳng—chúng cong ở phía trên và phẳng hơn ở phía dưới. Hình dạng này được gọi là cánh máy bay. Khi máy bay di chuyển về phía trước, luồng không khí chảy qua và chảy xuống dưới cánh. Do hình dạng của cánh, luồng không khí phía trên di chuyển nhanh hơn, tạo ra áp suất thấp hơn. Không khí bên dưới cánh di chuyển chậm hơn, tạo ra áp suất cao hơn. Và bùm—sự chênh lệch áp suất đó đẩy cánh lên cao. Đó chính là lực nâng. Không phải khoa học tên lửa. Chỉ cần thiết kế thông minh và luồng không khí.

Nhưng máy bay không chỉ nổi — chúng cần lực

Tất nhiên, lực nâng đó sẽ không xảy ra nếu máy bay không chuyển động về phía trước. Và đó chính là lúc lực phản lực phát huy tác dụng. Lực phản lực là lực đẩy về phía trước giúp máy bay chuyển động. Nó được tạo ra bởi động cơ — động cơ phản lực lớn, gầm rú đối với máy bay thương mại hoặc cánh quạt quay đối với máy bay nhỏ hơn.

Máy bay bay càng nhanh, càng nhiều không khí đi qua cánh, và lực nâng được tạo ra càng lớn. Đó là lý do tại sao máy bay cần phải tăng tốc trên đường băng trước khi cất cánh—chúng cần đủ chuyển động về phía trước để cất cánh.

Hãy tưởng tượng giống như đi xe đạp—càng nhanh, bạn càng dễ giữ thăng bằng. Máy bay cũng tuân theo quy tắc tương tự.

Trọng lực luôn hiện hữu (Spoiler: Nó không bao giờ biến mất)

Giờ thì đến lượt trọng lực, lực mà tất cả chúng ta đều biết rõ. Nó liên tục kéo máy bay trở lại Trái Đất. Vì vậy, để duy trì được độ cao, lực nâng phải bằng hoặc lớn hơn trọng lực. Nếu lực nâng mạnh hơn, máy bay sẽ bay lên. Nếu trọng lực thắng, máy bay sẽ hạ xuống. Tất cả là nhờ sự cân bằng.

Sự cân bằng này là yếu tố cho phép máy bay bay mượt mà ở độ cao lớn trong nhiều giờ.

Rồi còn có lực cản—Lực cản của không khí

Đừng quên lực cản—lực chống lại công suất động cơ. Về cơ bản, đó là lực cản của không khí, giống như khi bạn đi ngược gió và cảm thấy như có thứ gì đó đang đẩy bạn về phía sau.

Máy bay được thiết kế tỉ mỉ để có kiểu dáng thanh mảnh và mượt mà, giúp chúng lướt nhẹ nhàng trên không trung và ít gặp lực cản hơn, giúp giảm lực cản. Lực cản càng thấp, động cơ càng cần ít năng lượng hơn để giữ cho máy bay di chuyển về phía trước.

Các kỹ sư đã dành nhiều năm để cải tiến hình dạng, vật liệu và thiết kế cánh máy bay nhằm mục đích giảm thiểu lực cản.

Bốn lực của máy bay

Đây là những gì bạn cần ghi nhớ:

- Lực nâng kéo máy bay lên.

- Lực phản lực đẩy máy bay về phía trước.

- Trọng lực kéo máy bay xuống.

- Lực cản đẩy máy bay về phía sau.

Bay chỉ là một điệu nhảy hoàn hảo giữa bốn lực này. Nếu chúng được cân bằng chính xác, bạn sẽ có một chuyến bay êm ái ở độ cao 30.000 feet.

Lời kết

Lần tới khi bạn bay lên trời, nhâm nhi ly soda nhỏ xíu và ngắm nhìn những đám mây trôi qua, hãy nhớ rằng — bạn không phải đang thách thức trọng lực. Bạn đang cưỡi trên vật lý. Và điều đó thật tuyệt vời. Bạn vẫn còn những câu hỏi lởn vởn trong đầu? Sao không nuôi dưỡng sự tò mò và khám phá nó sâu hơn nữa? Cho đến lúc đó, hãy bay cao nhé!