Hvorfor flyver fly?

Fly er en af de mest udbredte og sikreste transportmidler i verden. Men årsagerne til, at fly kan flyve, er ikke kendt af mange. Selvom der findes mange artikler online, der forklarer de fysiske processer, præsenterer de normalt forenklede eller endda faktuelt ukorrekte forklaringer. Denne artikel vil beskrive almindelige misforståelser og de faktiske grunde til, at et fly flyver.

Indhold

1. Grundlæggende kræfter: Lift, tryk og luftmodstand

2. Newtons love, Bernoulli-effekten og almindelige misforståelser

3. Hvordan fly flyver

Grundlæggende kræfter: Lift, tryk og luftmodstand

Først er det vigtigt at forstå de grundlæggende fysiske principper, der er involveret i flyvning. Især vigtigt er lift, tryk og luftmodstand:

1. Lift
   Luft er en gas, og ligesom væsker kan gasser flyde. Den normale luftstrøm, som vi opfatter som vind, løber parallelt med jorden. Lift er en kraft, der virker vinkelret på luftens strømningsretning, væk fra jorden. For at få et fly til at flyve skal der derfor genereres lift.

2. Tryk
   Det kan også hjælpe at sammenligne med en væske for at forstå tryk. Dybere i havet er vægten og dermed trykket, som vand udøver på en krop, højere – lufttryk opfører sig på samme måde. En anden parallel er, at luft fylder en given plads så jævnt som muligt. Hvis der er mindre luft et sted end et andet, kaldes det lavtryk. Luften vil strømme tilbage til dette sted for at udligne trykket.

3. Luftmodstand
   Selvom vi ikke bevidst opfatter luft, befinder vi os ikke i et vakuum. Hele atmosfæren er fyldt med luft, og enhver bevægelse i en bestemt retning kræver fremdrift; ellers forbliver vi stille. Jo hurtigere vi vil bevæge os, jo større bliver denne modstand.

Newtons love, Bernoulli-effekten og almindelige misforståelser

Ud over de grundlæggende kræfter er der også visse fysiske love, der skal overvejes for at forklare, hvorfor fly flyver. Især Newtons tredje lov og Bernoulli-effekten nævnes ofte og kan faktisk hjælpe med forklaringen. Men Bernoulli-effekten nævnes ofte fejlagtigt som den eneste faktor – og ofte også forkert forklaret.

Newtons love

Isaac Newton observerede tre grundlæggende bevægelseslove, kendt som Newtons love. 

1. Lov: En kraft skal virke på en krop for at flytte den eller ændre dens eksisterende bevægelse. Hvis vi holder en tennisbold og slipper den, falder den, fordi tyngdekraften virker på den. Vi kan dog løfte den ved at anvende en større kraft.

2. Lov: Ændringen i bevægelse er proportional med den anvendte kraft. Hvis vi kaster en tennisbold, flyver den længere, jo hårdere vi kaster. Derudover sker bevægelsen i retning af den påførte kraft, så tennisbolden bevæger sig i kasteretningen.

3. Lov: For hver kraft er der en lige stor kraft i modsat retning. Dette er ikke umiddelbart tydeligt i eksemplet med tennisbolden. Men hvis vi forestiller os at stå på et skateboard, mens vi kaster bolden, bliver det klarere – kastet vil få os til at bevæge os lidt i den modsatte retning på skateboardet. 

Bernoulli-effekt

Bernoulli-effekten siger, at strømmende væsker og gasser udøver mindre tryk på deres omgivelser end stillestående. Denne effekt øges med strømningshastigheden. For et fly, der bevæger sig hurtigt langs jorden, falder lufttrykket på flyet. 

Almindelige misforståelser

Hverken Newtons love eller Bernoulli-effekten alene er tilstrækkelige til at forklare, hvorfor fly flyver. Det hævdes ofte, at opstigningen opnås ved, at luften bevæger sig hurtigere over vingerne end under dem, og dermed løfter Bernoulli-effekten alene flyet. Mens den grundlæggende antagelse om hurtigere luftbevægelse er korrekt, ville effekten alene ikke være nok til at få et fly til at flyve.

Hvordan fly flyver

Den nøjagtige fysiske proces ved flyvning af et fly er kompleks. Men med de nævnte kræfter og love kan det grundlæggende princip forklares forståeligt. Flyets funktion kan forklares trin-for-trin som følger:

1. Flyet accelererer
   Motorerne bevæger flyet fremad på landingsbanen. Luften strømmer hurtigere omkring flyet, hvilket reducerer luftmodstanden på grund af Bernoulli-effekten.

2. Vingerne skubber luften nedad

   Gennem vingerne form og orientering skubbes luften nedad, mens flyet bevæger sig fremad. Newtons 3. lov sikrer, at vingerne skubbes i modsat retning – der genereres lift.

3. Flyet letter
   Flere kræfter virker nu sammen. Bernoulli-effekten skaber lavtryk over vingerne. Lift skubber også vingerne opad. Jo hurtigere flyet bevæger sig, jo større bliver disse kræfter. På et bestemt punkt, som altid afhænger af flyets størrelse og vægt, letter flyet.

4. Yderligere acceleration med stigende højde
   Flyets hastighed afhænger også af dets højde. Jo højere flyet stiger, jo lavere bliver luftmodstanden. Dette betyder, at flyet bevæger sig hurtigere i større højder. Det kan dog ikke stige ud over en vis højde, da den lave luftmodstand ikke ville generere nok lift.

5. Luftbremser og flapper reducerer hastigheden
   Når flyet skal lande, reduceres disse kræfter. Luftbremser og flapper på vingerne kan udvides for systematisk at reducere lift og øge luftmodstanden. Dette sænker flyet og får det til at synke mod jorden.

Det er altså samspillet mellem forskellige effekter, der forklarer, hvorfor fly flyver. De underliggende fysiske love bruges også af andre flyvende enheder, såsom luftskibe, til opstigning. Uanset hvilken type flyvning du vælger, ønsker vi dig en behagelig rejse.