nauki ścisłe
Autor: Ed Regis | dodano: 2020-02-21
Zagadki siły nośnej

Zdjęcie Ian Allen

 

Nikt nie potrafi przystępnie wyjaśnić, dlaczego samoloty latają.

W grudniu 2003 roku z okazji setnej rocznicy pierwszego lotu braci Wright, New York Times opublikował artykuł „Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?”. Wydawało się, że temat nie budzi kontrowersji: Co sprawia, że samoloty utrzymują się w powietrzu? Redakcja zapytała o to Johna D. Andersona, Jr., kuratora działu aerodynamiki w National Air and Space Museum i autora kilku podręczników z dziedziny lotnictwa.

Anderson stwierdził jednak, że nie ma jednomyślności, co do mechanizmów aerodynamicznych u podstaw siły nośnej. „Odpowiedzi na tak postawione pytanie nie da się zawrzeć w jednym zdaniu” – przyznał na łamach NYT. Można usłyszeć różne wyjaśnienia, czasem głoszone niemalże z „religijnym uniesieniem”. Od tamtej pory minęło przeszło 15 lat i sytuacja nie uległa zmianie: nadal spotykamy różne opinie wspierane przez ich zagorzałych zwolenników. To dość dziwne na tym etapie rozwoju lotnictwa. Wszakże latające zwierzęta żyją na Ziemi dziesiątki milionów lat i w ich przypadku spontaniczna ewolucja, która przebiegała losowo i bez świadomości praw fizyk, rozwiązała zagadnienie aerodynamicznej siły nośnej już dawno temu. Dlaczego więc naukowcom tak trudno wyjaśnić mechanizm, który utrzymuje ptaki i samoloty w powietrzu?

Konfuzję potęguje fakt, że zagadnienie lotu pojawia się na dwóch różnych poziomach: naukowo-technicznym i popularnonaukowym. W obydwu przypadkach cele są różne, ale mają się nawzajem uzupełniać, a nie być w opozycji. Poziom naukowo-techniczny to ścisły model matematyczny, w którym zachowanie się ośrodka analizujemy za pomocą równań, symboli, symulacji komputerowych i liczb. Tu nie ma żadnych istotnych wątpliwości, co do poprawności równań i ich rozwiązań. Podejście naukowe ma na celu sformułowanie precyzyjnych przewidywań i wyników, które inżynierowie wykorzystają w skomplikowanym procesie projektowania samolotów.

Jednak ani równania, ani nawet ich rozwiązania nie oznaczają zrozumienia problemu. Stąd próba stworzenia opisu popularnonaukowego, którego wynikiem powinno być fizyczne, zdroworozsądkowe wyjaśnienie pochodzenia siły nośnej. Za cel stawiamy sobie intuicyjne zrozumienie rzeczywistych sił i czynników, które, współdziałając ze sobą, sprawiają, że samolot nie spada. Na tym poziomie nie chodzi o równania i liczby, ale o koncepcje oraz zasady dostępne i możliwe do zrozumienia przez niespecjalistów.

I tu, na tym popularnonaukowym poziomie pojawiają się wspomniane wcześniej kontrowersje. Śledząc publikacje w czasopismach, książkach i w Sieci, dochodzimy do wniosku, że są dwa alternatywne modele siły nośnej, każdy wspierany i propagowany przez grupę jego zagorzałych zwolenników. Obydwa te opisy same w sobie są poprawne, ale żaden z nich nie daje pełnego obrazu, który uwzględniałby i wyjaśniał wszystkie podstawowe siły, czynniki i uwarunkowania fizyczne wpływające na aerodynamiczną siłę nośną, nie pozostawiając przy tym żadnych przemilczeń, niedopowiedzeń i niejasności. Czy stworzenie doskonałego modelu na tym poziomie jest w ogóle możliwe?

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 03/2020 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
04/2020
10/2019 - specjalny
Kalendarium
Marzec
29
W 1807 r. Heinrich Wilhelm Olbers odkrył planetoidę Westa.
Warto przeczytać
Firma Topf & Söhne produkuje urządzenia browarnicze i krematoria, a także instalacje do komór gazowych. Jej klientami są browary w wielu krajach na całym świecie.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Ed Regis | dodano: 2020-02-21
Zagadki siły nośnej

Zdjęcie Ian Allen

 

Nikt nie potrafi przystępnie wyjaśnić, dlaczego samoloty latają.

W grudniu 2003 roku z okazji setnej rocznicy pierwszego lotu braci Wright, New York Times opublikował artykuł „Staying Aloft; What Does Keep Them Up There?”. Wydawało się, że temat nie budzi kontrowersji: Co sprawia, że samoloty utrzymują się w powietrzu? Redakcja zapytała o to Johna D. Andersona, Jr., kuratora działu aerodynamiki w National Air and Space Museum i autora kilku podręczników z dziedziny lotnictwa.

Anderson stwierdził jednak, że nie ma jednomyślności, co do mechanizmów aerodynamicznych u podstaw siły nośnej. „Odpowiedzi na tak postawione pytanie nie da się zawrzeć w jednym zdaniu” – przyznał na łamach NYT. Można usłyszeć różne wyjaśnienia, czasem głoszone niemalże z „religijnym uniesieniem”. Od tamtej pory minęło przeszło 15 lat i sytuacja nie uległa zmianie: nadal spotykamy różne opinie wspierane przez ich zagorzałych zwolenników. To dość dziwne na tym etapie rozwoju lotnictwa. Wszakże latające zwierzęta żyją na Ziemi dziesiątki milionów lat i w ich przypadku spontaniczna ewolucja, która przebiegała losowo i bez świadomości praw fizyk, rozwiązała zagadnienie aerodynamicznej siły nośnej już dawno temu. Dlaczego więc naukowcom tak trudno wyjaśnić mechanizm, który utrzymuje ptaki i samoloty w powietrzu?

Konfuzję potęguje fakt, że zagadnienie lotu pojawia się na dwóch różnych poziomach: naukowo-technicznym i popularnonaukowym. W obydwu przypadkach cele są różne, ale mają się nawzajem uzupełniać, a nie być w opozycji. Poziom naukowo-techniczny to ścisły model matematyczny, w którym zachowanie się ośrodka analizujemy za pomocą równań, symboli, symulacji komputerowych i liczb. Tu nie ma żadnych istotnych wątpliwości, co do poprawności równań i ich rozwiązań. Podejście naukowe ma na celu sformułowanie precyzyjnych przewidywań i wyników, które inżynierowie wykorzystają w skomplikowanym procesie projektowania samolotów.

Jednak ani równania, ani nawet ich rozwiązania nie oznaczają zrozumienia problemu. Stąd próba stworzenia opisu popularnonaukowego, którego wynikiem powinno być fizyczne, zdroworozsądkowe wyjaśnienie pochodzenia siły nośnej. Za cel stawiamy sobie intuicyjne zrozumienie rzeczywistych sił i czynników, które, współdziałając ze sobą, sprawiają, że samolot nie spada. Na tym poziomie nie chodzi o równania i liczby, ale o koncepcje oraz zasady dostępne i możliwe do zrozumienia przez niespecjalistów.

I tu, na tym popularnonaukowym poziomie pojawiają się wspomniane wcześniej kontrowersje. Śledząc publikacje w czasopismach, książkach i w Sieci, dochodzimy do wniosku, że są dwa alternatywne modele siły nośnej, każdy wspierany i propagowany przez grupę jego zagorzałych zwolenników. Obydwa te opisy same w sobie są poprawne, ale żaden z nich nie daje pełnego obrazu, który uwzględniałby i wyjaśniał wszystkie podstawowe siły, czynniki i uwarunkowania fizyczne wpływające na aerodynamiczną siłę nośną, nie pozostawiając przy tym żadnych przemilczeń, niedopowiedzeń i niejasności. Czy stworzenie doskonałego modelu na tym poziomie jest w ogóle możliwe?