1。空気力学:
* リフトとドラッグ: ベルヌーリの原則とニュートンの動きの法則から派生したリフトとドラッグの基本原則は、航空機が空中を維持するための力を生成する方法を理解するために不可欠です。 翼は、上下の空気圧に違いを生み出し、リフトを生成するように設計されています。 反対の動きである力のドラッグは、合理化された形状と設計によって最小化されます。
* フライトコントロール: エルロン、エレベーター、ラダー、フラップは、航空機のピッチ、ロール、ヨーを制御するためにエアフローを操作する制御された表面です。 物理学は、これらの動きが航空機の軌跡にどのように影響するかを決定します。
* 飛行安定性: 航空機の安定性は、その空力特性によって決定され、障害から回復し、安定した飛行経路を維持できるようにします。物理学は、安定性マージンを計算し、安全な飛行を確保するのに役立ちます。
2。推進:
* ジェットエンジン: ジェットエンジンはニュートンの第三法則をハーネスします(すべてのアクションについて、平等かつ反対の反応があります)。彼らは空気を摂取し、それを圧縮し、燃料を燃やし、熱いガスを追放し、推力を生成します。 物理学は、このプロセスの熱力学と流体のダイナミクスを管理します。
* プロペラ: プロペラは、ブレードの前面と背面の間に圧力差を作成し、空気を後方に押し、航空機を前方に推進することで機能します。 物理学は、プロペラの効率と、それが空気とどのように相互作用するかを支配します。
* ロケットエンジン: ロケットは、運動量の保存の原理を使用して、一方向に質量(推進剤)を追放して反対方向に推力を生成します。 物理学は、宇宙船やいくつかの軍用機にとって重要なロケットエンジンの設計と運用を決定します。
3。メカニックと材料:
* 構造設計: 航空機構造は、飛行中に経験する力を考慮して、ストレスや緊張に耐えるように設計されています。 物理学、特にメカニックと材料科学は、軽量でありながら堅牢な機体とコンポーネントを設計する上で重要な役割を果たします。
* ストレス分析: 航空機内の力とストレスの分布を理解することは、安全性を確保するために重要です。 物理ベースのシミュレーションと計算は、潜在的な故障ポイントを予測し、設計を最適化するために使用されます。
4。ナビゲーション:
* 慣性ナビゲーションシステム(INS): INSを使用して、加速度計とジャイロスコープを使用して、慣性と角運動量の原理に依存して、出発点に対する航空機の動きと位置を追跡します。
* グローバルポジショニングシステム(GPS): GPSは、衛星からの無線信号を使用して、航空機の位置を特定し、電磁放射と時間測定の原理を適用します。
5。天気と気象:
* 大気条件: 風、温度、湿度、大気圧はすべて、飛行計画と運用における重要な要因です。 物理学は大気のダイナミクスを管理し、パイロットや気象学者が気象条件を予測してナビゲートできるようにします。
6。環境への影響:
* 騒音公害: 物理学は、音波の生成と伝播を説明し、航空機エンジンからの騒音公害の緩和に役立ちます。
* 燃料効率: 物理学は、燃料消費を最小限に抑える航空機とエンジンの設計において重要な役割を果たし、環境の持続可能性を向上させます。
要約、 物理学は航空のあらゆる側面に織り込まれています。物理学は、材料やエンジンの複雑さへの飛行を支配する動きの法則から、航空機が飛ぶ方法とそれを可能にする技術を理解するための基盤を提供します。