1738年,瑞士物理学家兼数学家丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli)发现,当正在运动的流体速度增加时,例如风正吹过城市的过道,流体的压力减小。伯努利在测量流过不同直径管子的水的压力时发现了这一定律。他发现当管道直径减小时,水流的速度加快,水对管道壁产生的压力也更小了。这一发现后来被证实是流体力学领域最重要的发现之一。飞机的机翼怎样产生“升力”?
飞机的机翼设计是用来劈开靠近机翼前部的空气。一部分空气在机翼下方穿过,机翼的底面是平的,而剩余的空气在机翼的上方穿过,机翼的上表面是弧线形的。弧线形的上部使空气在机翼上方比在机翼下方行进了更远的距离。由于流体的连续性,机翼上方的空气必须比机翼下方的空气行进得更快。
根据伯努利定律,如果空气在机翼上方行进得更快,它一定会产生比机翼底部小的压力。因此形成的压力差异产生了保证飞机升空所需的升力。什么是阻力?阻力是一种试图使正在空气中流动的物体慢下来的力。当一个物体的阻力被保持在一个极小值时,这个物体就是“流线型”的。有两种类型的阻力:寄生阻力和诱导阻力。
寄生阻力是流体与运动的飞机机翼、汽车,或者一些其他物体接触时产生的摩擦力。阻力的数量还取决于流体的特性,比如黏滞度等。流体越黏稠就越浓密,流动就越慢。在流体中运动的物体的形状是影响阻力的另一个因素。一艘宽的长方形大船在水中移动时受到的阻力要比一艘V字形的香烟摩托快艇(一种细长的大马力快艇)受到的阻力大。寄生阻力是由流体黏滞度和物体形状共同决定的。
诱导阻力是机翼产生升力时附带的后果。诱导阻力由机翼前进的角度决定。前进的角度越小,诱导阻力就越小。什么是流线?流线是描述流体在物体周围或者另一种流体中流动的路线。
流线主要被应用于测量机翼和汽车的风洞。风洞是一间在前端和后端都带有通风孔的小屋,允许被称为流线的风和气流通过一个物体。如果以完美的形状通过而没有消散,那么这个物体被认为是流线型的。如果气流在与物体的某部分接触时消散了,这个部分就可能不是流线型的。