ทำไมเครื่องบินถึงบินได้

เมื่อเราเห็นเครื่องบินกำลังบินอยู่บนท้องฟ้า มักจะมีคำถามในใจว่ามันบินได้อย่างไร เหตุใดมันถึงลอยอยู่บนท้องฟ้าได้ แม้ว่าคนเราจะไม่มีปีกให้บินอย่างนกได้ แต่กลับสามารถทำให้เหล็กหลายตันลอยขึ้นไปบนท้องฟ้า ส่วนหนึ่งก็เพราะคนเรามีจินตนาการที่กว้างไกล มีการสร้างสรรค์และพัฒนาสิ่งต่างๆ ขึ้นมาอย่างไม่หยุดหย่อน

เริ่มแรกที่มนุษย์มีความฝันที่จะโบยบิน ผู้คนได้เริ่มต้นการทดลองมากมาย ลองผิดลองถูกอย่างต่อเนื่อง จนในที่สุดเมื่อทักษะและความรู้ถูกพัฒนาอย่างกว้างขวาง ผู้คนจึงสามารถนำหลักการทางวิทยาศาสตร์มาปรับใช้แล้วเกิดเป็นเครื่องบินขึ้น มนุษย์เราจึงสามารถขึ้นไปอยู่บนฟ้าได้อย่างที่เคยฝันกันมานาน เหตุผลว่าทำไมเครื่องบินถึงบินได้เกิดจากแรงสำคัญที่กระทำต่อเครื่องบิน 4 แรงด้วยกัน ดังนี้

แรงขับเคลื่อน
แรงขับเคลื่อนเป็นแรงผลักที่คอยลากเครื่องบินให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ถือเป็นแรงที่เกิดจากเครื่องยนต์และการหมุนของส่วนใบพัด เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ ผิวเครื่องบินจะชนกับมวลอากาศที่สร้างแรงต้านมาต้านการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน ดังนั้นการออกแบบเครื่องบินจะต้องออกแบบให้มีการปะทะแรงต้านอากาศน้อยที่สุด แรงขับเคลื่อนจะทำให้เครื่องบินเคลื่อนที่ หากต้องการเร่งความเร็วของเครื่องบินให้เพิ่มขึ้นก็ให้เพิ่มแรงขับเคลื่อนให้มากกว่าเดิม

แรงโน้มถ่วง
แรงโน้มถ่วงของโลกเป็นแรงที่คอยดึงดูดวัตถุต่างๆ ให้ยึดติดอยู่บนโลกไว้ ทุกอย่างบนโลกจะถูกแรงนี้คอยกดและถ่วงให้ตกลงสู่พื้นดิน โครงสร้างของเครื่องบินประกอบไปด้วยส่วนต่างๆ ที่มีน้ำหนักมากรวมกันไว้ สิ่งเหล่านี้ทำให้มีแรงมหาศาลกดในทิศทางลง การที่เครื่องบินจะบินขึ้นสู่ท้องฟ้าได้จะต้องอาศัยแรงยกซึ่งเป็นแรงในทิศทางตรงข้าม

แรงต้าน
แรงต้านคือแรงเสียดทานของอากาศที่ปะทะกันกับเครื่องบินในขณะที่เครื่องบินกำลังเคลื่อนที่ แรงชนิดนี้จะกระทำในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงขับเคลื่อน การรักษาความเร็วการเคลื่อนที่ของเครื่องบินสามารถทำได้โดยการควบคุมให้แรงขับเคลื่อนและแรงต้านเท่ากัน หากสองแรงนี้มีความแตกต่างกันก็จะส่งผลให้เครื่องบินเคลื่อนที่ไปในทิศทางข้างหน้าหรือหลัง ซึ่งขึ้นอยู่กับว่าแรงที่มากกว่านั้นเป็นแรงขับเคลื่อนหรือแรงต้านนั่นเอง

แรงยก
แรงยกเป็นแรงที่ช่วยยกให้เครื่องบินสามารถบินขึ้นสู่ท้องฟ้า เกิดขึ้นจากแรงกระทำต่อพื้นผิวปีกของเครื่องบินด้านบนและด้านล่าง เครื่องบินจะมีการออกแบบปีกในลักษณะพิเศษเพื่อให้เวลาเคลื่อนที่ผ่านอากาศ มวลอากาศจะไหลผิวปีกด้านบนได้รวดเร็วกว่าด้านล่าง ส่งผลให้ด้านล่างของปีกมีความกดอากาศมากกว่า จึงเกิดแรงยกขึ้นมาทำให้เครื่องบินสามารถบินขึ้นมาได้

แรงกระทำต่อเครื่องบินทั้ง 4 แรงที่กล่าวมานั้น ถือเป็นแรงที่มีความสำคัญต่อการเคลื่อนที่ของเครื่องบินเป็นอย่างมาก หากต้องการให้เครื่องบินบินได้อย่างปลอดภัยไร้ปัญหา เราจะต้องควบคุมแรงต่างๆ ให้มีความเหมาะสมพอดีกัน นอกจากนี้ส่วนประกอบของเครื่องบินเองก็มีผลต่อการบินด้วย โดยเครื่องบินจะมีส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ส่วน คือ เครื่องยนต์และปีกของเครื่องบิน เครื่องยนต์จะเป็นตัวช่วยในการทำให้เครื่องบินมีแรงขับเคลื่อนแล้วเคลื่อนตัวไปข้างหน้าได้ ขณะที่ปีกจะเป็นส่วนช่วยให้เกิดแรงยกขึ้นมา ทำให้เครื่องบินสามารถบินขึ้นสู่ท้องฟ้าได้นั่นเอง